利用德州仪器MSPM0系列微控制器实现高效电机控制

在快速发展的电子技术领域，电机控制作为一项关键技术，对提高能效和优化系统性能起着至关重要的作用。

在刚刚结束的 2024 年的上海慕尼黑电子展上，德州仪器 MSP HSM 应用经理 Johnson He 带来了一场主题为“Arm Cortex-M0+ MCU：精准满足客户需求的电机控制方案”的精彩演讲，深入探讨了如何利用德州仪器的 MSPM0 系列微控制器来实现高效、精准的电机控制。

电机驱动技术的无处不在

电机驱动技术的应用已经渗透到我们日常生活的方方面面，其应用场景之广泛，几乎触及了每一个角落。从小巧精致的电动牙刷和美容仪器，到电动工具、电动自行车、电动汽车、工业机器人等诸多产品，电机驱动技术以其高效、灵活和可靠的特点，成为现代产品不可或缺的核心部件。在商业和工业领域，电机驱动技术同样发挥着关键作用，例如在电梯系统中，它保障了垂直运输的安全性和效率。

为何选择 MSPM0 MCU 来实现电机控制？

MSPM0 MCU 是德州仪器为电机控制应用量身定制的低成本、高性能微控制器。它提供多种小封装尺寸，适应不同系统架构，包括电机功率、控制接口和模拟反馈，其优化设计的优势在于：

可扩展的产品系列

提供不同 CPU 频率和封装选项。

高性能 PWM

三个 PWM 通道支持高达 200kHz 的 PWM 频率，满足了各种电机控制的严苛需求。

硬件死区控制

通过可配置的上升和下降延迟时间，生成可调死区，增强了电机控制的稳定性和安全性。

快速硬件故障响应

小于 100ns 的故障响应时间，确保了系统的快速可靠性。

自适应故障输出控制

根据故障事件或调试条件灵活配置 PWM 状态，提升了系统的适应性和灵活性。

霍尔传感器输入模式

允许使用 XOR 信号在硬件中计算速度，以减少传感器解码的软件开销。

使用事件系统实现精确的 ADC 捕获

计时器是事件通道的发布者，当发生 LOAD、ZERO 或 CCx 时，它会“发布”事件。ADC 是事件通道订阅者，它会“监听”硬件中的计时器时间触发设定好的信息采集动作。

双向电流检测

配合 DAC8 和 DAC12 提供的电压偏执，并且直接使用内部的 OPA 来实现电机运行过程中正负电流的实时测量。

MSPM0 MCU 在多样化电机控制领域的应用策略

通过集成高级控制算法和硬件加速器，MSPM0 MCU 展现了对有刷直流电机、步进电机、无刷直流电机 (BLDC) 等多样化电机的有效控制。使用具有流行电机驱动器解决方案和拓扑结构的小型、简化 MSPM0 固件示例，可在 10 分钟或更短时间内实现电机旋转。

有刷直流电机控制：利用各种控制方案、接口和电流检测（或限制）拓扑结构，采用分立式或驱动器解决方案使 BDC 电机旋转。

步进电机控制：使用具有 PWM 或控制接口和微步进的电流控制步进驱动器控制步进电机，适合实现高精度、低噪声应用。 

BLDC 有传感器梯形电机控制：使用适合高扭矩、快速或简单电机控制应用的三相电机驱动器，通过有霍尔传感器梯形控制快速旋转 BLDC 电机。

MSP 电机控制 SDK 提供丰富的开发资源

MSPM0-SDK 提供的资源进一步增强了 MSPM0 MCU 在电机控制领域的应用能力。

支持的硬件设计：使用 MSP 控制板 (LaunchPad) 和电机驱动器评估模块 (EVM)。

成熟稳定的软件：采用硬件抽象层 (HAL)，提供可扩展的 MSP 和驱动程序支持。

易于评估的图形用户界面 (GUI)：实现 10 分钟内电机旋转。

TI Resource Explorer 中用户指南和支持文档。

通过上述资源，开发者可以快速开发和部署电机控制解决方案。MSPM0 电机控制的生态系统，通过与 MSPM0 DriverLib、SysConfig 等工具的无缝集成，为不同类型的电机控制提供了一个全面、易于使用的开发平台。