四轴无人机控制核心丨笙泉新品(CGF062A) 融合MCU与MDE优势, 实现稳定高效的飞行表现

 

四轴无人机简介

四轴无人机的控制核心在于透过调整各马达转速，改变螺旋桨升力分布，以实现姿态控制 (俯仰、翻滚、偏航)与垂直升降。飞行控制器结合陀螺仪、加速度计等传感器，实时回馈飞行状态，并利用PID算法持续修正，确保飞行稳定；同时透过无线讯号接收操控指令，实现悬停或自动导航。

 

以下针对四轴无人机的「原理 →控制→ 效果」，进行综合概述:

 

总体而言，无人机飞行涉及多种物理量的动态平衡，其稳定性高度依赖控制系统的设计与回馈机制。

 

驱动控制核心: CGF062A

基于四轴无人机的应用需求，笙泉科技近期推出全新的控制芯片CGF062A，以无传感器FOC (弦波控制) 驱动无人机马达，并透过ESC (Electronic Speed Controller)输入的PWM讯号接收油门指令。不同于一般以32位MCU透过CPU计算电流回授的作法，CGF062A内建硬件马达驱动引擎(Motor Driving Engine, MDE)，可直接取样三相马达的ia、ib 电流讯号，并由硬件完成CLARKE与PARK转换。
 

转换后的数据结合PI_IQ_CMD与PI_ID_CMD，送入PI控制器(PI controller)进行运算，再经由硬件执行Inverse PARK与Inverse CLARKE，输出至空间向量PWM (SVPWM)，最后由PWM Engine产生六路PWM讯号，控制上下臂MOSFET，精准驱动三相马达。此流程可实现马达快速启动、加减速控制，进而支持无人机的俯仰、翻滚、偏航与垂直升降等动作。

四轴无人机应用方框图 (基于CGF062A)

 

 

在 BLDC控制架构上，传统方案多分为高性能的32位MCU，以及运算能力较佳但弹性有限的ASIC。然而CGF062A则结合两者优点：一方面以硬件加速关键运算，降低CPU负载，使系统能同时处理更多任务；另一方面保有高度参数调整弹性，例如PWM频率可细致设定，而非仅限于少数固定档位。

此外，CGF062A芯片内建200V G/D(门驱)，符合无人机12V~60V电压系统；另外它采用QFN40 (5x5)封装，可大幅减少PCB空间。

CGF062A功能方框图

 

整体而言，CGF062A在效能、资源利用与设计弹性之间取得良好平衡，提供兼具效率与可调性的BLDC控制解决方案。
 

 

 

小结

综合而言，无人机的稳定飞行仰赖精准的姿态控制与高效率的马达驱动技术。前者透过飞行控制器与传感器回馈，结合 PID 算法维持动态平衡；后者则依赖如CGF062A此类具备硬件加速能力的控制芯片，提升运算效率并降低系统负载。两者相互配合，使无人机能在复杂环境中实现实时反应、稳定控制与高效能运作。

 

 

*另可浏览笙泉科技官网的BLDC产品(CGF系列)页面.