德州仪器控制器与Tier Electronics先进技术的完美结合使家电效率提高30%

日前，德州仪器 (TI) 宣布基于其数字信号处理 (DSP) 技术的 TMS320C2000? 控制器被 Tier Electronics LLC 公司选作 Tier 马达控制系统的关键组件，该系统将广泛应用于洗衣机与其它家用电器。该项举措旨在满足市场由于油价与电费攀升而日益提高的节能需求。采用 Tier 微型通用功率转换器 (UPC) 的系统设计人员可充分利用 TI C2000? 控制器的高处理能力与高效率，将智能功率模块 (IPM) 与压印散热片相结合，从而使组件数量减少一半，成本节省了 25％ 之多，相对于传统的微控制器 (MCU) 或分立式设计而言，效率提高了 30%。部件数量的减少也有助于提高平均故障时间 (MTBF)。

高效设计成效显著

目前许多家用电器均采用传统单相马达，这种马达虽然对控制算法与硬件要求不高，但是噪声大、体积大，而且耗能高。为了避免上述问题，设计人员必须尽可能提高马达工作效率，最大限度的降低能量损耗，以确保发挥马达的最高性能。UPC 设计所采用的 TI C2000 控制器通过自适应磁场导向控制法 (AFOC) 来控制多相交流 (AC) 马达。用自适应算法来控制多相 AC 马达，不仅能使马达的体积更小，运行更安静，而且可根据机器的负载情况来精确控制速度与转矩，从而避免了能量损耗。AFOC 方案可在有效控制转矩的同时，使转子磁通与定子磁通间保持一定的角度，以使马达效率保持最优状态，从而显著提高整体性能。AFOC 矢量控制不仅降低了与标量及传统 FOC 控制相关的电压和电流的峰值与谷值，也有助于降低电器的噪声。

此外，数字信号控制器在脉宽调制 (PWM) 控制方面较传统控制系统有了显著提高，能够在宽泛工作范围内保持马达总体谐波失真 (THD) 的最小化，从而降低了工作温度，提高了效率，改进了功率因数，降低了材料成本（特别是马达所需的铜材）。数字信号控制器能够生成更整齐的波形，这不仅有助于缩小马达体积，而且也无需添加外置传感器。

除了 TI C2000 控制器的强大计算功能支持外，Tier 还在其高级马达控制器的设计过程中采用了多种创新技术。智能功率模块 (IPM) 技术实现了多种组件的高度集成，其中包括绝缘栅极晶体管 (IGBT) 与反向续流二极管等，从而降低了材料清单 (BOM) 与制造成本。IPM 的又一优异特性是高级内置保护功能，该功能将可靠性提高了 30% 之多。压印散热片可将马达控制系统的散热性能提高三倍，该散热片的制造过程是通过冷却的方式将固态铝片挤压成精确的形状，与传统的散热片相比，制造成本更低，散热性能更好。

DSP 的功率与性能＋MCU 外设＝成功

Tier Electronics LLC 的 CEO Jeff Reichard 指出：“我们很早就明确了，只有 TI C2000 能够满足我们的所有需求。这些器件不仅为 AFOC 控制提供了必要的数字运算功能，而且还有足够空间以集成多种高级特性，其中包括功率因数校正、高性能运动曲线 (motion profiling) 以及扩频 PWM 生成等高级特性。由于马达控制平台能够通过软件实现再编程，因此我们能够方便地调整或调节系统，以提高效率，并确保在采用不同类型的马达时还能实现系统的重复使用。”

TI 16 位 TMS320F24x? 定点 DSP 控制器可实现速率高达 40 MIPS 的出色性能，并采用多种先进技术，其中包括集成的单周期乘法器、七个脉宽调制 (PWM) 变频与停滞时间端口，五个乃至更多超快 10 位模数转换器 (ADC)、一个带有 16 位定时器的脉冲采集电路，以及异步串行通信。集成的闪存可在产品开发阶段乃至投入使用后实现再编程，因而能够满足低成本需求，并加速产品上市进程。此外，该器件还针对家电应用提供低成本的引脚兼容型 ROM 版本。