電機(jī)自發(fā)明以來，一直廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域，具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。從上個(gè)世紀(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)靠笨重的繼電器到現(xiàn)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)僅需要小巧的MOS或IGBT，從PLC控制到現(xiàn)在大規(guī)模使用MCU進(jìn)行控制。智能化和高度集成化已經(jīng)成為了電機(jī)控制的未來發(fā)展方向。今天給大家介紹一款優(yōu)秀的集電機(jī)控制及電機(jī)驅(qū)動(dòng)的參考設(shè)計(jì)產(chǎn)品，由Qorvo推出的參考設(shè)計(jì)PAC5556EVK1開發(fā)套件。

1 開發(fā)套件介紹及開箱

Qorvo PAC5556EVK1開發(fā)套件是用于PAC5556電源應(yīng)用控制器的完整評估和原型設(shè)計(jì)平臺(tái)。該套件可通過一系列接頭連接器訪問PAC5556器件的每個(gè)信號(hào)。Qorvo PAC5556EVK1具有USB轉(zhuǎn)UART模塊，用戶可以通過傳統(tǒng)的虛擬COM端口將評估模塊連接到電腦。可以使用圖形用戶界面（GUI）軟件套件控制應(yīng)用特性。該開發(fā)套件支持訪問PAC5556控制器的SWD和JTAG端口，實(shí)現(xiàn)閃存內(nèi)編程和實(shí)時(shí)調(diào)試。

如圖1和圖2所示，Qorvo PAC5556EVK1開發(fā)套件包裝非常結(jié)實(shí)，均使用防靜電袋包裝，主要包括PAC5556EVK1評估主板、下載器以及下載連接線組成。PAC5556EVK1評估主板可通過SWD和UART接口與下載器進(jìn)行連接，進(jìn)行供電完成實(shí)時(shí)編程及實(shí)施調(diào)試；下載器通過一根Micro-USB線與PC相連，可通過J-link燒錄程序。 2 開發(fā)套件相關(guān)資料

圖3

對于Qorvo PAC5556EVK1開發(fā)套件，貿(mào)澤電子官方提供了非常詳細(xì)的資料，包括產(chǎn)品介紹、產(chǎn)品特性、產(chǎn)品應(yīng)用、用戶手冊、原理圖、BOM等相應(yīng)的信息，如圖3-圖5所示：

圖4

圖5

3 硬件介紹及產(chǎn)品特性圖6為Qorvo PAC5556EVK1開發(fā)套件的硬件分布圖，該硬件圖主要包括：電源輸入部分、整流部分、DC/DC部分、PAC MCU部分、SWD調(diào)試接口、DAC輸出、UART接口、霍爾傳感器接口、三相逆變部分。電源輸入部分輸入交流三相電，主要包括L、N和E（火線、零線和地線），整流部分用于將220V的交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定輸出的直流電；MCU為系統(tǒng)的主控部分，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的控制工作；SWD和UART接口為Qorvo PAC5556主板與調(diào)試器在線調(diào)試與通信的接口，DAC輸出接口可將系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；霍爾傳感器可提供電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，進(jìn)行電機(jī)的過零點(diǎn)檢測及換相工作；三相逆變電路由6個(gè)MOS構(gòu)成，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

圖6

Qorvo PAC5556EVK1開發(fā)套件的特性如下：

非常適合用于高壓（110/220VAC標(biāo)稱電壓、高達(dá)450VDC絕對最大電壓）通用電源應(yīng)用和控制器

單IC PAC5556，具有PWM輸出、ADC輸入、I2C、UART、SPI和GPIO

為最多三個(gè)半H橋（三相）逆變器提供柵極驅(qū)動(dòng)

三個(gè)PWM DAC，用于實(shí)時(shí)調(diào)試

霍爾傳感器接口，用于基于傳感器的應(yīng)用

用于無傳感器應(yīng)用的電流和電壓檢測

4 應(yīng)用框架

提到應(yīng)用框架，就不得不提Qorvo PAC5556電源應(yīng)用控制器。該控制器在單個(gè)優(yōu)化的片上系統(tǒng)（SoC）中集成了基于閃存的高性能MCU、電源管理、高側(cè)和低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器以及信號(hào)調(diào)理元件。PAC5556基于ArmCortex-M4F內(nèi)核，針對交流供電無刷直流（BLDC）電機(jī)或永磁同步電機(jī)（PMSM）控制應(yīng)用（如交流供電風(fēng)扇、白色家電或壓縮機(jī)）進(jìn)行了優(yōu)化。Qorvo PAC5556還包括優(yōu)化的硬件支持和軟件庫，符合IEC/UL 60730 B類安全標(biāo)準(zhǔn)。

PAC5556包含一個(gè)150MHz ArmCortex-M4F（帶128kB閃存），可用于實(shí)現(xiàn)高性能電機(jī)控制和監(jiān)控應(yīng)用。MCU還包含電機(jī)控制外設(shè)，如12位2.5MSPS雙自動(dòng)序列發(fā)生器ADC以及帶有硬件死區(qū)時(shí)間插入的PWM定時(shí)器。PAC5556包括一個(gè)集成的N溝道降壓DC-DC控制器、一個(gè)5V/200mA轉(zhuǎn)換器，以及用于IC和其他PCB系統(tǒng)電源的系統(tǒng)和電源管理元件的多個(gè)LDO。

Application-Specific Power Drivers提供與外部逆變器一起使用的集成柵極驅(qū)動(dòng)器。Configurable Analog Front-End（CAFE）提供各類信號(hào)鏈元件，如差分和單端放大器、比較器和DAC。Qorvo PAC5556采用10mm x 10mm QFN1010-52封裝?；赑AC5556的應(yīng)用框架如圖7所示。

圖7

系統(tǒng)可輸入直流或交流電進(jìn)行供電，通過AC-DC或DC-DC電路進(jìn)行變換后與系統(tǒng)的多模式電源管理系統(tǒng)交互，PAC5556支持UART、SPI、CAN和IIC等多種通信方式，隨后通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過霍爾傳感器反饋位置或無霍爾傳感器的轉(zhuǎn)子位置估算技術(shù)進(jìn)行換向及調(diào)速，同時(shí)系統(tǒng)支持信號(hào)監(jiān)測技術(shù)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測電流、電壓及功率等信息。

5 上電實(shí)驗(yàn)上電實(shí)驗(yàn)的硬件條件如下：- 220V穩(wěn)壓電源- PAC5556EVK1開發(fā)板- PAC5556EVK1配套下載器及下載線- Micro-USB數(shù)據(jù)線- 直流無刷電機(jī)

上電實(shí)驗(yàn)需要觀察Qorvo PAC5556EVK1開發(fā)套件驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)效果和工作穩(wěn)定性。首先需要將下載器與評估主板進(jìn)行連接，如圖8所示。

圖8

將事先編寫好的代碼通過下載器下載到Qorvo PAC5556EVK1開發(fā)套件的主板中，其中主要使用SWD和UART接口。PAC5556首先需要接電源線，將火線接入板子標(biāo)注的L，零線接入板子的N，E不接。板子的SWD接入PAC5556板載的調(diào)試器接口，其中需要注意SD和SCL接口的順序，不要接反。板子的UART部分與PAC5556板載的通訊接口相連，其中需要注意RX和TX的接口順序。隨后接入電機(jī)，本次使用的無刷直流高速吹風(fēng)筒電機(jī)，空載電流為1A，額定轉(zhuǎn)速為120000rpm，額定功率為120W，最終的實(shí)驗(yàn)圖如圖9所示。

圖9

利用示波器GUI觀察工作情況，如圖10所示。

圖10上圖是電機(jī)相電流，通電后電機(jī)的轉(zhuǎn)速較為穩(wěn)定，工作性能良好。Qorvo PAC5556EVK1開發(fā)套件可滿足電機(jī)控制、天花板吊扇、家電、壓縮機(jī)、水泵等多種電機(jī)應(yīng)用。

6 Qorvo PAC5556EVK1開發(fā)套件總結(jié)

通過對Qorvo PAC5556EVK1開發(fā)套件的評估，我們可以發(fā)現(xiàn)，Qorvo PAC5556EVK1開發(fā)套件凝聚了較為先進(jìn)的控制技術(shù)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)，是一個(gè)非常強(qiáng)大的集控制和驅(qū)動(dòng)為一體的開發(fā)套件，可滿足客戶快速開發(fā)及應(yīng)用的需求。

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