基于瑞萨RL78/G13系列单片机的电动工具解决方案

转自 | 瑞萨嵌入式小百科

电动工具在我们现实生活中无处不在，电动牙刷、电动螺丝刀、剃须刀、空调等都会用到电机控制的方案。

今天就结合就结合瑞萨RL78/G13系列超低功耗单片机给大家讲讲MCU低成本电动工具方案.

电动工具低功耗控制原理

实现低成本电动工具方案，通常是是通过PWM驱动进行电机转速控制，高精度AD实现电机电流采样对电机进行保护，同时采用IO控制开关和AD采样对电池进行充电控制，实现简单的电池充电管理。  

低成本RL78/G13系列单片机资源：

1.6V~5.5V宽电压供电；

超低功耗，HALT、STOP、SNOOZE三种模式；

RL78 CPU内核，3段流水线的CISC体系结构，最短指令执行时间：可更改从高速（0.03125μs：高速内部振荡器时钟32MHz运行）到超低速（30.5μs：子系统时钟32.768KHz运行）；

Code Flash 16KB~512KB，内置片上调试功能；

自编程，有引导交换功能和闪存屏蔽窗口功能，通过瑞萨的自编程技术，能快速地达成对芯片底层的控制；

Data Flash 4KB~8KB，Back ground operation（BGO）功能可以实现指令运行的同时写Data Flash；

高速内置晶振，精度±1%（VDD=1.8~5.5V，-20℃~+85℃），可选择的频率包括32MHz，24MHz，16MHz，12MHz，8MHz，6MHz，4MHz，3MHz，2MHz，1MHz；

接口丰富，包括UART，I2C，A/D，CMP等；

16bit乘法器，32bit除法器；

丰富的定时器功能；

内置上电复位（POR）和电压检测（LVD）电路；

内置On-chip BCD校正电路；

电动工具应用实例框图:

各功能部分概述：

1. 充电和供电部分

1）DC IN为外接电源充电输入，通过充电电路给电池充电；

2）充电电路（Charger）的电压和电流通过R5F100BA的ADC和CMP进行监控。下图中为通过电阻分压检测电池电压（VCC）的示例，VI为MCU的ADC输入，通过R6和R7分压监测电池电压；VE通过IO控制高低电平，当采集电池电压时，VE低电平，当不需要采集电池电压时，VE拉高，R6、R7无电流通过，达到省电目的；

3）当电压或者电流超过限定值时，通过Charger Ctrl的IO关断充电电路，从而实现对电池的保护；下图中CE为MCU输出IO，可以对充电输入进行关断和打开的控制；下图中CIN为电源输入。

4）当DC IN供电时，除了给电池充电，同时也可以给系统供电；

5）当没有外接电源时，电池直接给系统供电；

6）电池为单节锂电池；

2. 扳机触发器部分

1）Pull-trigger机械部分和内部的滑动电阻器相连，通过扣动扳机的深浅控制转速；

2）滑动电阻器的滑动端接入MCU的AD输入，通过AD判定扳机位置深度；

3. Motor控制部分

1）MCU通过Pull-trigger滑动电阻器的AD采样值来判定扳机深度，从而确定Motor的转速；

2）MCU通过PWM调整不同的占空比输出实现对Motor的速度进行控制；

3）MCU通过AD和CMP对Motor的电流进行检测；

4）下图中为控制电路示例，DO为MCU的PWM输出，II接入MCU的ADC输入，对Motor电流进行检测；

方案的主要内容就分享到这里，如果大家还有什么更好的方案，欢迎大家留言讨论。

审核编辑：汤梓红