電機（Electric machinery，俗稱“馬達”）是依據電磁感應定律，實現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置，其主要作用是產生驅動轉矩，為用電器或各類機械提供動力。

電機作為工業世界的動力之源，幾乎用于所有電子設備。據不完全統計，全球電力消耗的50%來自電機，尤其是工業用電中，約60%的電力被電機消耗。

作為動力源，電機的工作環境非常惡劣，常常需要經受熱應力、機械應力、電流偏差、環境變化、自然老化等因素侵蝕而造成故障，嚴重甚至影響安全使用。因此，為了提升電機的性能和使用安全、延長使用壽命，人們需要不斷提高對電機控制芯片的性能和品質要求。

長期以來，國內電機控制芯片市場由歐美國際大廠主導，國內企業起步較晚，市占率較低。近年來，隨著國產MCU不斷崛起，眾多國產廠商快速成長，在電機驅動控制芯片細分領域的技術積累已頗具競爭優勢。

芯海科技（股票代碼：688595）作為一家專注模擬IC的半導體設計公司，憑藉“高性能ADC+高可靠性MCU”雙平臺驅動，持續深耕智能家居、高端消費電子、工業控制、汽車電子等應用領域，為通用市場及垂直細分應用市場提供獨具競爭力的產品和解決方案。

當前，隨著芯海在電機驅動控制領域的技術研發積累，持續推出基于32位MCU的電機控制應用方案，在精度、可靠性、集成度等關鍵技術指標上媲美業界一流廠商，且為客戶提供穩定供貨及本土化服務。

以下將分享幾個典型的芯海科技電機控制的應用方案。

應用一車載水泵

隨著新能源汽車的蓬勃發展，采用車載電子水泵成為大勢所趨。車載電子水泵通過帶有電子控制驅動單元的水泵，為汽車發動機冷卻系統提供智能調節散熱功能，滿足車輛在任何工況下的溫度需求和工作性能。

CS32F036Q通過AEC-Q100認證，滿足車規級產品工作環境惡劣的要求，可實現單電阻無傳感器FOC控制，同時提供整套FOC控制算法支持，幫助客戶快速實現方案開發、產品量產。

CS32F036Q車載水泵系統框圖

• 更寬的工作溫度（-40~105℃）

• 更寬的工作電壓2.0~5.5V

• 12bit 1M SPS采樣頻率的高速、高精度ADC，有效精度≥10bit

• ADC工作范圍：2.4~5.5V，-40~105℃

• ±1%精度的低溫漂時鐘

CS32F036Q系統框圖

應用二 電動自行車

近年來，隨著“新國標”的落地，雙輪電動車在智能化、強性能、安全性等方面不斷演進，帶動了新一輪的換車高峰。電動車控制器作為雙輪電動車的核心部件，迎來新的增長。

芯海科技32位MCU CS32F031與CS32F103，作為電動車控制器的主控MCU芯片，很好地滿足了雙輪電動車、電動三輪、共享電單車的高溫寬、高耐潮的應用環境，以及PWM、ADC等高可靠性的功能要求。

CS32F031采用Arm? Cortex?-M0內核，主頻高達48MHz，內置1個功能豐富的高級定時器、1個10通道1Msps采樣率的高精度ADC、6個16-bit定時器（支持霍爾捕獲）。CS32F031采用5V供電，抗干擾能力強，成本更優。

CS32F103采用ARM-Cortex M3內核，主頻高達72MHz, 支持單周期乘法和多周期硬件除法運算, 內置1個功能豐富的高級定時器、2個共計16通道1Msps采樣率的高精度ADC、3個16-bit定時器（支持霍爾捕獲），支持7通道DMA傳輸，提供LQFP48/64/100等主流封裝形態。

CS32F031與CS32F103兩款產品均可滿足有感FOC控制的所有需求。

芯海科技CS32F031電動自行車系統框圖

• 最高48MHz工作頻率

• 32K/64 Kbytes的flash 存儲器, 192B Flash 數據存儲, 4K/8Kbytes的SRAM，帶硬件奇偶校驗

• VDD 電壓: 2.0 to 5.5V

• 內部8MHz/14MHz RC高速振蕩器，典型情況下1%精度，內嵌PLL

• 1路16bit高級控制定時器（TIM1），每路有6個帶死區控制的PWM輸出通道

• 5個16位通用定時器，支持脈沖寬度測量和PWM波生成

• 1路12-Bit高精度ADC，采樣率高達1Msps，10個輸入通道

• 2個 USART, 支持: ISO7816接口, LIN主從功能, IrDA傳輸編解碼; 2個I2C; 2個SPI

CS32F031系統框圖

應用三變頻冰箱

近年來，隨著國家能耗標準的不斷提高，高能效變頻家電成為主流應用。變頻冰箱作為大白電的旗艦應用，其市場占比不斷提升。隨著變頻控制技術的持續發展，高性價比的32位MCU芯片作為變頻冰箱的核心控制器件，其市場滲透率也隨之穩步上升。

CS32F030變頻冰箱系統框圖

• 單電阻無感矢量控制

• 驅動算法成熟，電機適配性強，匹配過主流壓縮機平臺（東貝、加西貝拉、恩布拉科）

• 啟動算法成功率100%

• 支持過流、過壓、缺相、堵轉等保護，延長產品使用壽命

應用四變頻高速風筒

變頻高速風筒以轉矩脈動小、效率高、噪聲小、動態響應快而受到市場的廣泛認可。

面對新的市場趨勢，芯海科技推出高達12萬轉的高速風筒應用方案。方案采用Arm? Cortex?-M3內核的MCU主控芯片CS32F103，搭配芯海自研的智能IPM模塊CSPM405。在軟件方面，采用無傳感器FOC矢量控制，搭配公司最新電機控制算法，可實現速度扭矩雙閉環控制。

基于芯海科技“CS32F103+CSPM405+最新算法”的高速風筒方案具備如下特征：

• 三電阻無感FOC控制

• 最高轉速12萬轉

• 支持速度轉矩雙閉環控制

• 支持過流，過壓，短路保護

• 良好的EMI/EMC性能

芯海科技CS32F103高速風筒系統框圖

CS32F103的產品特點：

• 最高72MHz工作頻率

• 支持單周期乘法和硬件除法

• 64K/128KBytes的Flash存儲器，20KBytes的SRAM

• 內部8MHz RC高速振蕩器，內部40kHzRC低速振蕩器，支持4~16MHz晶體振蕩器

• 鎖相環(PLL),最高支持72MHz

• 3個16位定時器，每個定時器有多達4個用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計數的通道和增量編碼器輸入

• 1個16位帶死區控制和緊急剎車，用于電機控制的PWM高級控制定時器

• 2路12-Bit高精度ADC，采樣率高達1Msps，16個輸入通道

• 7通道DMA控制器, 支持的外設包括:SPIx,I2Cx,USARTx,TIMx,ADC

• 3個USART,2個I2C接口,2個SPI接口,1個CAN 2.0B接口,1個USB2.0接口

• 豐富的GPIO（LQFP48:37個，LQFP64:51個，LQFP100: 80個）

CS32F103系統框圖

目前，芯海科技“電機控制及驅動應用”仍在持續豐富和完善。相關產品及應用方案，敬請關注公司官網“應用方案—電機控制及驅動”模塊，期待為終端客戶帶來更有價值的產品和服務（點擊文末“閱讀原文”可直接跳轉）。