采用IRMCF341的參考設(shè)計(jì)方案將于10月推出
使用感應(yīng)電機(jī)的洗衣機(jī)還存在著需要傳動(dòng)帶、位置傳感器等機(jī)械和電子部件的問(wèn)題。而PMSM則可直接裝在洗衣機(jī)輪轂上(即直接驅(qū)動(dòng)方案)，從而省去了傳動(dòng)帶。另外，目前市場(chǎng)上采用直接驅(qū)動(dòng)方案的洗衣機(jī)仍然需要霍爾傳感器來(lái)確定電機(jī)轉(zhuǎn)子(磁場(chǎng))的運(yùn)動(dòng)位置和運(yùn)動(dòng)方式，而IRMCF341的出現(xiàn)將使洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)徹底擺脫對(duì)霍爾傳感器的依賴。
當(dāng)然還有成本。Takahashi表示，由于實(shí)現(xiàn)了更高的集成度，新方案不僅使得用水量更少，轉(zhuǎn)速更快?！案鼮橹匾氖牵瑑H電子元器件采購(gòu)一項(xiàng)就可減少15%的成本?！?BR> Takahashi指出，洗衣機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要有三個(gè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)。首先是洗衣時(shí)的轉(zhuǎn)向改變。“這時(shí)的轉(zhuǎn)速不高(最大只有47rpm)，甚至?xí)霈F(xiàn)零速，但對(duì)轉(zhuǎn)矩要求很高?！彼f(shuō)。其次，如何實(shí)現(xiàn)良好的轉(zhuǎn)矩控制，理想的轉(zhuǎn)矩控制應(yīng)該是大小可調(diào)的，但即使是目前的直接驅(qū)動(dòng)永磁電機(jī)方案，轉(zhuǎn)矩也是固定的。最后，則是怎樣在甩干時(shí)盡可能實(shí)現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)速。
利用IRMCF341，上述問(wèn)題將能夠得到很好的解決。他解釋?zhuān)捎诓捎昧饲度胧酱艌?chǎng)定向控制(FOC)算法，并引入了磁場(chǎng)削弱的控制原理，利用這款正弦無(wú)傳感器控制集成電路不僅可以得到較大的轉(zhuǎn)矩，更能對(duì)轉(zhuǎn)矩大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，新控制方案還能實(shí)現(xiàn)最高可達(dá)1,600rpm的甩干轉(zhuǎn)速，而目前市面上現(xiàn)有的洗衣機(jī)最大轉(zhuǎn)速僅為1,200rpm?！耙路Ω珊竽闵踔翢o(wú)需晾曬就可以穿在身上?！彼f(shuō)。
具體而言，IRMCF341包括了MCE(運(yùn)動(dòng)控制引擎)、ASE(模擬信號(hào)引擎)以及MCU三個(gè)控制模塊。
MCE是IRMCF341的主要亮點(diǎn)。這是一個(gè)可配置的電路模塊。利用IR提供的外部軟件以及包括放大器、濾波器、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等電路在內(nèi)的MCE庫(kù)，開(kāi)發(fā)人員可根據(jù)實(shí)際需要和使用目的，在將各種功能模塊隨意組合后，即可完成控制方案的開(kāi)發(fā)。這使得煩瑣的軟件編程工作無(wú)影無(wú)蹤，控制方案的開(kāi)發(fā)難度也隨之得到簡(jiǎn)化。Takahashi表示，即使普通的控制工程師也能完成軟件維護(hù)的相關(guān)工作。此外，由于MCE處理起來(lái)很像帶有一系列輸入和輸出寄存器的硬件外設(shè)，因此極大的簡(jiǎn)化了應(yīng)用軟件的調(diào)試過(guò)程。而采用了硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)原先必須通過(guò)軟件才能實(shí)現(xiàn)的控制算法，處理速度也有一定的提高。
IRMCF341內(nèi)部集成的ASE集成了實(shí)現(xiàn)單電流分流、永磁電機(jī)無(wú)傳感器控制所需的所有信號(hào)調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換電路。包括差動(dòng)放大器、雙采樣和保持電路、對(duì)DC鏈接分流的低電壓信號(hào)進(jìn)行采樣的12位A/D轉(zhuǎn)換器。
值得一提的還有處理速度60MPIS的8位8051 MCU模塊。由于MCU和MCE之間互相獨(dú)立，從而避免了兩者爭(zhēng)搶中斷或內(nèi)部寄存器情況的發(fā)生。
針對(duì)目前市面上特別是日本市場(chǎng)上的洗衣機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方案都采用的是32位RISC電路這一現(xiàn)象，Takahashi表示，盡管IRMCF341采用的是8位MCU，但卻是目前唯一一個(gè)不需要傳感器的同類(lèi)控制IC。而且上述方案一般至少需要256kB的內(nèi)存。“如果制造這樣一臺(tái)洗衣機(jī)，電子元器件的采購(gòu)成本中有70%將是用于內(nèi)存采購(gòu)?！彼f(shuō)，“之所以在IRMCF341采用8位MCU，是因?yàn)殡姍C(jī)的控制算法是通過(guò)硬件(MCE)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)所需的內(nèi)存相對(duì)較低?！?BR> 另外，采用32位RISC電路，至少需要2年的軟、硬件設(shè)計(jì)過(guò)程?！袄肐RMCF341，工程師可以將這個(gè)過(guò)程縮短到1天時(shí)間。”Takahashi表示。
豐富的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具是確保上述許諾實(shí)現(xiàn)的依據(jù)。除了參考設(shè)計(jì)工具箱，IR還提供了基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)平臺(tái)。此外，利用MCU設(shè)計(jì)器，開(kāi)發(fā)人員還能夠了解MCE內(nèi)部運(yùn)動(dòng)參數(shù)和具體情況。而8051編譯器和JTAG仿真器都可以從第三方獲得。
Takahashi承認(rèn)，盡管新的IC簡(jiǎn)化了水平軸和垂直軸洗衣機(jī)的變速電機(jī)控制設(shè)計(jì)，并降低了系統(tǒng)成本，但由于廠商市場(chǎng)策略的問(wèn)題，目前采用這種方案的洗衣機(jī)銷(xiāo)售價(jià)格卻仍然比較昂貴，市場(chǎng)接受度還有待培養(yǎng)和提高。不過(guò)他表示，已經(jīng)同主要的洗衣機(jī)制造廠家進(jìn)行了合作，最早明年將有采用IRMCF341的洗衣機(jī)上市。而大規(guī)模的市場(chǎng)普及，則需要等到5年之后。
IR還將在今年10月份推出一款型號(hào)為IRMCS3041的無(wú)傳感器PMSM控制參考設(shè)計(jì)方案。據(jù)悉，該方案將可支持內(nèi)嵌式和表面磁鋼式兩種永磁電機(jī)的無(wú)傳感器控制，利用單分路器電流反饋重構(gòu)，并帶有IRAMS10UP60B智能功率模塊，可實(shí)現(xiàn)230V/400W輸出功率。