FU6812是一款集成8051内核和电机控制引擎(ME)的高性能电机驱动专用芯片,8051内核处理常规事务,ME处理电机实时事务,双核协同工作实现各种高性能电机控制。其中8051内核大部分指令周期为1T或2T,芯片内部集成有高速运算放大器、比较器、双高速ADC、乘/除法器、CRC、SPI、I2C、UART、多种TIMER、PWM等功能,内置高压LDO,适用于BLDC/PMSM电机的方波、SVPWM/SPWM、FOC驱动控制。
FU6812区别参考Driver,FU6812为Gate Driver输出。
FU6812有不同封装形态:FU6812L(LQFP48)、FU6812N(QFN32)、FU6812S(SSOP24)、FU6812P(LQFP32)
FU6812芯片特性:
- 电源电压:
FU6812L:
单电源高压模式(VCC_MODE=0). VCC= 5~24V
双电源模式(VCC_MODE=1), VCC≥VDD5. VCC= 5~36V, VDD5=5V
单电源低压模式(VCC_MODE=1). VCC=VDD5= 3~5.5V
FU6812N/S/P:
单电源高压模式:VCC= 5~24V
单电源低压模式:VCC=VDD5= 3~5.5V
- 双核:电机专用引擎ME和8051内核。ME硬件自动完成电机FOC/BLDC运算控制; 8051内核用于参数配置和日常事务处理
- 指令周期大多为1T或2T
- 16kB Flash ROM、带CRC校验功能、支持程序自烧录和代码保护功能
- 256 bytes IRAM,768 bytes XRAM
- ME:集成低通滤波器(LPF)、比例积分器(PI)、BLDC模块、FOC模块
- 单周期16*16位乘法器,16周期32 / 16位除法器
- 4级优先级中断、15个中断源
- GPIO:
FU6812L:34个GPIO
FU6812N: 20个GPIO
FU6812S: 12个GPIO
FU6812P:21个GPIO
- 定时器:
2个通用带抓捕功能可编程定时器
1个支持QEP解码编程定时器
1个BLDC电机专用定时器
1个通用定时器
- I2C/SPI/UART接口,可配置DMA支持
- 模拟外设:
12位ADC,0.9uS转换时间,可选择内部VREF、外部VREF作参考电压
ADC通道数:
FU6812L:12通道
FU6812N: 7通道
FU6812S: 5通道
FU6812P: 9通道
内置VREF参考,可配置3V、4V、4.5V、VDD5(FU6812N/S/P只能选择VDD5为内部参考)
内置VHALF(1/2 VREF)参考输出(FU6812S无此特性)
3个独立运算放大器(FU6812N/S为1个独立运算放大器)
3路模拟比较器
8位DAC
- 驱动类型:
Gate Driver输出(适用于FU6812L/N/S/P)
系统时钟为内置24MHz±2%精准时钟
- Watch-dog
- 两线制FICE协议提供在线仿真功能
图 1-1 FU6812L功能框图
FU6812的FOC应用特点:
- FOC固化,运行速度快:FOC的所有运算都是硬件实现,节约了软件运行时间,最高PWM频率可达50KHz,可应用于超高速电机(>120000RPM);
- 控制精度和效率高:FOC采用Q15格式,角度360°扩展到2^15,角度分辨率可达0.01°,可对电机实现高精度控制;优化的位置估算算法可实现控制高效率;
- 静音效果好:FOC算法可以精确控制驱动电流为光滑正弦波,转矩脉动小,可实现超静音工作;
- 启动特性好:根据负载转矩变化调整启动力矩和启动方式,保证了启动可靠性和平稳性;启动速度快,启动时间比常规启动方式短50% ;
- 硬件电路简单:内部集成高速运算放大器、高压 LDO和Gate Driver,简化外围电路,降低产品成本,提高系统的可靠性。
FOC方案应用:
为方便客户开发,峰岹公司在基于FU6812开发了有感FOC驱动方案示例程序,其具备以下特性:
- 启动控制
(1) 检测电机初始状态,实现动态启动(包含顺风启动和逆风启动)
(2) 侦测负载转矩变化调整启动力矩,提高启动可靠性
(3) 可根据需要选择方波或者正弦波启动
(4) 可设定最大启动电流限流
- 角度控制
(1) 可设定角度偏置量,适应电机的各种Hall安装位置,以及修正Hall安装偏差提高电机效率
(2) 可根据电机转速补偿角度,提高电机在各个工作点的运行效率
- 控制方式
(1) 电流闭环为内环,恒风量控制、恒转矩控制、恒速度控制、恒功率控制等多种控制可选为外环。
(2) 调速接口有:SREF模拟调速,PWM调速,IR红外调速,UART串口调速。
- 状态显示
通过LED亮灯状态表示系统运行状态和故障信息。
- 保护控制
内部包含全面的保护,可根据需要选择使能对应的保护,再根据实际情况微调即可。
(1) 过压保护:大于过压电压门限触发过压保护,小于恢复电压门限系统重启
(2) 欠压保护:小于欠压电压门限触发欠压保护,大于恢复电压门限系统重启
(3) 过流保护:大于过流电流门限触发过流保护
(4) FO保护:大电流冲击触发硬件过流保护,系统不重启
(5) 堵转保护:可设定堵转重启时间,以及堵转重启次数
(6) 缺相保护:电机线接触不良时,可实现缺相保保护,重启时间和次数可设定
- 用户接口
内部包含多种用户接口方式,可根据需要选择使能对应的接口,实现控制需要。
(1) Key接口:定义按键接口,按键扫描给出Key命令,用户可自定义Key命令,如ONOFF、FR控制命令,加减速等。
(2) SREF接口:ADC采样电位器值,给出SREF命令,用户可自定义SREF命令,如闭环Speed参考值
(3) PWM接口:捕获PWM信号,获取PWM Duty,给出PWM命令,用户可自定义PWM命令,如闭环Speed参考值
(4) IR接口:定义红外接口,红外扫描接收红外数据后给出IR命令,用户可自定义IR命令,如ONOFF、FR控制命令,闭环Speed参考值
(5) UART接口:UART扫描接收UART数据并给出UART命令,用户可自定义UART命令,如ONOFF、FR控制命令,闭环Speed参考值
(6) Buzzer接口:定义蜂鸣器接口,蜂鸣器扫描接收控制命令,实现报警或者提示音控制,用户可自定义,如按键提示音控制、档位提示音控制。
- 调试接口
在默认功能特性情况下,程序给出Customer.h文档作为用户调试接口,用户只需修改相应参数便可实现电机通用功能控制。