瑞萨FoC控制技术轻松解决电动工具应用痛点

 

无传感器FoC是一种广受欢迎的无刷电机控制技术，被应用在电动工具、高性能吹风机、扫地机器人等相关产品中。随着新产品的迭代速度不断加快，电机对控制算法的要求也变得更加严苛。对此，瑞萨电子推出了180°无传感器磁场定向控制（FoC）电动工具解决方案，其利用基于磁链和高频注入（HFI）两种算法优势，解决了矢量电机控制应用中的常见痛点，包含成熟的无传感器矢量控制算法、低速高扭矩模式、从低速到高速恢复等。

 

系统框图

 

主要器件介绍

  

本方案中MCU选型采用的RX24T，是一款适用于双逆变器控制的32位MCU，内置浮点单元（FPU），可轻松实现复杂的逆变器控制算法。

 

在驱动器的应用上，本方案提供了两种选项：

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电池电压大于36V

当电池电压大于36V时，可采用3个HIP2211半桥MOSFET驱动器，其具有强大的3A驱动拉电流和4A驱动灌电流，以及极快的15ns典型传播延迟和2ns典型延迟匹配，是高频开关应用的优秀选择。它专为严苛工作条件下的可靠运行而设计，其高速、高压HS引脚可承受高达-10V的持续电压，并以50V/ns速度转换。全面的欠压保护与可编程防击穿保护协同工作，以确保其驱动的MOSFET不会因电源或其它外部故障而损坏。

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电池电压小于36V

而在电池电压小于36V时，可选用RAA227063智能栅极驱动器IC代替HIP2211半桥MOSFET驱动器，RAA227063是用于无刷直流（BLDC）电机应用的智能栅极驱动器IC。它具有三个半桥智能栅极驱动器，可驱动多达三个N沟道MOSFET桥接器。该器件支持4.5V至60V桥接电压。每个栅极驱动器均支持高达1A拉电流和2A灌电流驱动，具有可编程驱动强度控制功能。

 

在电源的选择上，本方案选用的RAA212831是一款三路输出稳压器，结合了4.5V至72V输入、0.5A降压稳压器和两个低压差线性稳压器（LDO）输出。降压稳压器在连续导通模式（CCM）下具有的固定开关频率为350kHz，并在轻负载时进入不连续导通模式（DCM），以实现脉冲跳过模式。

除此之外，方案还采用了6个RBA250N10CHPF-4UA02，其是应用于高电流的N沟道MOSFET，具有极佳的性能。并且为了放大小信号，本方案还采用了ISL28114运算放大器，该产品是一个单通道的通用型微功耗、轨对轨输入和输出的运算放大器。其电源电压范围为1.8V~5.5V，具有低电源电流，在室温下最大为390μA。基于低偏置电流和宽输入电压范围的特点，使得ISL28114器件成为广泛应用的通用运放。

 

瑞萨电子一直致力于帮助客户解决各种技术挑战和应用问题，以使他们的产品更加智能、高效和可靠。这款方案拥有专用的180°无传感器矢量算法，可用于具有Flux+HFI的园林工具，其专用MCU可轻松实现复杂的控制算法，有效的提高了电动工具的性能和效率。未来，我们会不断开拓创新，推出更多适应市场需求的、高质量的解决方案。

 

瑞萨电子 (TSE: 6723)

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