電子發燒友網報道(文/李寧遠)PMSM全稱是permanent magnet synchronous motor，也就是永磁同步電機。電機控制的本質是控制轉速和扭矩，PMSM就是利用磁場產生轉矩。在低能效電機漸漸滿足不了各項需求的今天，高能效電機完成對低能效電機的替代已經是大勢所趨，高能效電機也就是我們熟知的無刷直流(BLDC)與永磁同步(PMSM)。

BLDC與PMSM二者最明顯的區別在反電勢上，當一臺電機設計完成后，其反電勢就確定了。我們可以將反電勢理解成電機的特征碼，通過確定反電勢的波形和大小，可以輕而易舉地區分電機類型與大小。因為BLDC與PMSM的定子繞組設計的差異，造成了兩種高能效電機的反電勢不同，這里就不展開了。除此之外，PMSM電機與BLDC電機的區別在各種電機應用方面都并不大，兩者之間可以也能互相替換。如果一定要區別開，那PMSM更偏向于是高精度定速驅動的理想選擇，非常適用于直接驅動大馬力、低轉速的負載。

PMSM的特性不難看出它的控制系統會復雜些，較為常見的PMSM電機控制系統主要由驅動器、主控制器及各種傳感器等組成。盡管結構不同，但所有三相永磁電機(BLDC、 PMSM或PMAC)都是由PWM調制的三相橋(三個半橋)驅動， 以便為電機提供可變頻率和幅值的三相電壓、電流。PMSM電機的控制要求主控芯片不僅有強大的電機控制專用外設，而且需要很強的實時性能。

英飛凌Audo-MAX系列

TC1782/84是英飛凌旗下的Audo-MAX系列MCU產品，是一款哈弗架構且有非對稱雙核(主核Tricore和外設控制協處理器PCP)的高性能32位MCU。TC1782/84將復雜的DSP功能和高端微控制器的優勢結合在了一起，其時鐘頻率為133/180 MHz。并內置浮點運算單元FPU，DSP算法指令，2.5M字節FLASH，176K字節RAM。

這個系列使用專用外設控制處理器(PCP)用來管理片上外設，將TriCore從繁復的標準處理任務中解放出來。其展現出的卓越的實時性能、強大的處理能力、完全集成的DSP功能以及單精度浮點單元，完全匹配到了PMSM的主控需求。

值得一提的是，TC1782/84采用了具有數字信號濾波器和定時器功能的通用定時器陣列和本地定時器單元，用于實現復雜I/O信號，也就是我們常說的GPTA。配合4通道的ADC，這個系列在死區控制和PWM控制上也不賴。

Trinamic MotionCookie系列

Trinamic的產品是有關電機的文章里的常客了，這次講的TMCC160是Trinamic MotionCookie系列中的一款。TMCC160是一款老產品了，在今年Trinamic宣布其將停產。但在TMCC160剛剛推出時，作為首款片載系統PMSM/BLDC控制芯片，它表現得可謂十分亮眼。

TMCC160在一個12mm*17mm的芯片內部集成了電機的預驅動，微控制和操縱系統。高度集成的芯片只需要增加外部功率就可以實現一個完整的伺服電機控制系統。具體一點就是集成了高效的先進的換向算法、門驅動器、不同的接口選項以及產生數字電源、測量和診斷功能。

為了避免在電機減速時電源過調，TMCC160提供一個制動斬波器輸出，可以連接到一個低側n通道MOSFET。制動斬波器的占空比還能根據電源電壓進行自動控制。而對于需要高定位精度和低速平穩運行的應用，電機編碼器的配置必不可少。TMCC160支持增量ABN編碼器，分辨率高達16000行。另外對于對定位精度和速度要求降低的應用，霍爾傳感器一直是最經濟有效的選擇，而該PMSM也已經囊括了用于換向的霍爾傳感器。

作為世界上首款集成了MCU和操作系統的伺服控制芯片，TMCC160在今年也向大家說了再見。

TI C2000 TMS320F2833X系列

C2000系列，TI的經典系列。雖然很難界定這個系列到底屬于MCU還是DSP，但C2000的可擴展、超低延遲不需要過多介紹，在電機控制里這個系列是硬通貨。在PMSM上今天介紹的是TMS320F2833X。

TMS320F2833x能夠通過減少系統組件實現用于三相電機的智能控制器的成本有效設計，能在片上實現FOC等數字矢量控制算法。在PMSM上實現FOC控制是一件成本極高的事情，遠超在BLDC上實現FOC的成本。因此這個系列帶來的優勢以及低成本誘惑還是非常具有吸引力的。

首先，計算能力是必需的。TMS320F2833x具有執行復雜控制算法所需的計算能力，以及與 DMC硬件的不同組件對接的正確混合外設，例如ADC，增強型脈寬調制器 (ePWM)，正交編碼器脈沖(QEP)，增強型捕捉(ECAP)等等。另外，DMC庫提供可被重新使用來執行全新控制策略的可配置塊，IQMath庫則可實現浮點算法到定點的輕松遷移，大大縮短開發周期。

從TMS320F2833x整體來看，在PMSM應用上，它通過強大的計算能力運行控制算法，大大減少了轉矩紋波，表現出來的是電機更低的振動與更長的使用壽命;同時先進的控制算法減少了反相器生成的諧波;使用ePWM外設生成了更高分辨率的PWM。

拋開內核的參數指標，僅僅從其給出的FOC控制，TMS320F2833X就已經足夠讓PMSM設計變得更簡單。

小結

PMSM驅控芯片在低成本應用上目前就是打價格戰，應用稍微往高一點就開始對性能要求，對功能可擴展性要求開始變高。從目前的形勢來看，單芯片方案仍然是國產電機最常見的。

原文標題：從內核性能到功能集成，PMSM驅控能力又進一步

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審核編輯:湯梓紅