助力“中国芯”光大年夜芯业宣告传感器和电机控制领域三个新品_电流_算法

工业4.0，智能制造以及物联网家当发达发展的本日，对运动检测，运动掌握的精度和可靠性提出了新的更高哀求。
须要更高的掌握精度，更严格的可靠性，方案大略化，小型化，以及更高的性价比。
基于此，光大芯业推出了高集成度磁性旋转编码器SDC276X系列。

在主流的工业掌握中，精密掌握类电机无法绕开的是步进电机和伺服电机。
目前高精度掌握时大多利用互换伺服加以掌握。
在磁编码器推出之前，大多利用的编码器是2500PPR 的光电编码器。
而低精度掌握哀求的闭环步进掌握运用中，主流利用的编码器是1000PPR 的光电编码器。
针对付这两个范例运用，SOP8封装的SDC2760以及TSSOP16封装的SDC2761分别可以无缝更换现有的1000PPR，2500PPR光电编码器。

针对老牌的竞争对手(AKM,AMS,MPS)，光大芯业有突出的性能特点。
光大芯业独创的解调算法让其一些指标乃至远超国外同行。
如下表1所示。

表1紧张参数比拟

SDC2760有丰富的接口输出（ABZ,SPI,UVW等），且运用电路大略，下面因此SOP8为例的两种输出模式运用图。

图2. ABZ/UVW 输出模式接线图

图3. SPI/I2C输出模式接线图

随着工业掌握器，汽车掌握器集成度越来越高，能效比越来越高。
为此对电流检测的检测精度，对检测电流的小型化，以及对检测电流电路的隔离耐压等哀求都越来越高。
光大芯业近期推出的集成式电流检测芯片SDC1600和SDC1650完美办理了来自市场的苛刻哀求。

SDC1600是一款可内置磁路设计的集成式电流检测芯片，采取SOP8封装。
芯片内部集成温度补偿电路担保全体事情温度内供应精良的温度特性。
原边导体阻抗只有1.2mΩ，极大降落芯片发热量，内部双霍尔感应差分检测电路，可有效抑制外界的共模杂散磁场滋扰，因此具有输出噪声低，检测精度高档优点。

SDC1600 基本参数如下：

ü电压范围3-5.5V

ü120KHz/7KHz输出带宽可选

ü相应低至3.7uS

ü精度优于±1%

ü隔离耐压2100 V

ü原边导体阻抗1.2 mΩ

ü丰富的量程范围±10A，±20A，±30A，±40，±50A,+20A,+30A等。

比较传统的掌握器电流保护中利用的是采样电阻加运放和隔离线性光耦的办法。
这种光耦的办法构造繁芜，可靠性低，价格昂贵，不易小型化。
而SDC1600具有的原副边隔离耐压达到2100V。
单芯片高集成度，可灵巧编程的特点使得当代掌握器不同电压域，跨电源的电流检测变得十分大略。
如下图4所示。

图4 SDC1600电流检测运用图

而SDC1650是另一款可内置磁路设计的集成式电流检测芯片，芯片内部集成温度补偿电路担保全体事情温度内供应精良的温度特性。
原边导体阻抗只有100uΩ，极大降落芯片发热量，内部利用差分检测电路，因此具有输出噪声低、检测精度高的优点。

SDC1650 基本参数如下：

ü电压范围3-5.5V

ü120KHz/7KHz输出带宽可选

ü相应低至3.7uS

ü精度优于±1%

ü隔离耐压 8000 V

ü原边导体阻抗 100 uΩ

ü丰富的量程范围±50A，±100 A，±150 A，±200 A以及单相50~200A电流检测。

图5 SDC1650运用示意图

在一些大电流直流检测场合都会利用分流器来检测。
而分流器一样平常用合金锰铜制造，导通阻值较大、发热较大、体积弘大，原副边不隔离；并且不易小型化、轻量化。
为此光大芯业SDC1650 搭成的办理方案能完备胜任哀求。

而在电机掌握领域，光大芯业也推出了其余一款新品SDC9231，这是180度纯弦波BLDC集成掌握器。

源于家当界对电机性能、效率、低噪音的哀求不断提高，BLDC（无刷直流）电机逐渐遍及。
尤其是在小功率风扇运用，三相无刷、无传感器的BLDC已经成为主流。
比较于MCU（单片机）掌握架构，小功率风扇类BLDC更青睐ASIC（专用芯片）的方案。
它体积小，本钱低，功耗低，无需编程，即插即用。
市场上的三相无刷直流风扇掌握器算法分为两个门派。
以microchip、TI、Richtek为代表的FOC（FieldOrientedControl）算法派都是基于电机电压和电流，估算电机转子位置，实现了180度弦波运行。
以Rohm、Allegro、Anpec为代表的开窗算法派是延续six-step（六步方波）的思路，逐步减小开窗窗口，实现了从120度，到150度到如今170度的运行掌握。

噪音由震撼产生，震撼由转矩颠簸产生，只有180度弦波的算法才可以实现恒定的转矩，从而得到完美的静音效果。
因此两种算法比较，FOC方案在噪音方面更胜一筹。
而市场的反应却正好相反，以条记本电脑风扇为例，microchip和Richtek的ASIC方案基本偃旗息鼓，TI的DRV10964仅仅在高端市场有少量利用。
笔者认为缘故原由一是本钱，FOC的电流检测，ADC等等模块无疑增加了产品本钱。
二是兼容性，产品默认设置只能在某一款机型上利用，电机参数变革后，芯片要相应地调度参数，过程也须要很有履历的调试才能完成。
与此相对，开窗方案无论窗口大小，都在个中展示了反电动势的直接信息，掌握变得非常方便。
对笔电风扇运用，无论是FOC的方案还是开窗的方案，大陆IC芯片基本处于空缺。

光大芯业最新推出的基于FOC的5V三相BLDC掌握器SDC9231，实现了弦波启动，弦波运行，在苛刻的噪音测试根本上，只管即便避免了竞品面临的问题。
产品具有以下特色。

第一，算法、仿照电路、功率输出全集成，也便是市场上所说的三合一芯片。

SDC9231还集成了防反接电路，采取高边PMOS，与分立二极管方案比较，功耗更低。

图6 SDC9231功能框图

第二，核心参数可引脚配制。

FOC算法无需电机中央点CT（centertap）反馈，同时产品内置了无电容（capless）LDO，因此SDC9231多了两个引脚进行参数配制。
cfg1，cfg2，cfg3三个引脚为多功能配制复用。
在SDC9231上电Vcc达到事情电压后，IC依次向Cfg1，Cfg2，Cfg3引脚注出50μA约0.5mS的电流，并在0.5mS内采样Cfgx脚上外接电阻的电压，由量程为0～0.5V 的ADC转换后依次得到加速度，最大速率，电机相电阻的值。
Cfg1为启动段开环加速值，开环加速值越大开环加速越快，务必与扇叶迁徙改变惯量大小匹配。
Cfg2设定FOC运行时最高转速。
Cfg3设定FOC运行时相线圈电阻参数。

图7 SDC9231范例运用图解

第三，正弦波算法。

相对付开窗FOC掌握算法，180度FOC不开窗运行掌握算法没有相电流中断的电流畸变，避免了因此可能带来的额外音频噪声，相电流波形更空想化。

图8不开窗FOC运行相电流

图9 开窗FOC运行相电流

BLDC运行掌握算法必须有转子和电枢的相对位置；对付不开窗FOC算法，转子位置是要屏蔽感生电磁场BEMF，通过配置的参数与采集相电压和相电流，可合并打算得到。
忽略电机线圈的自感抗(这个简化的合理性基于大部分条记本电脑风扇的2相线圈纯电阻在5～10Ω，对应2相线圈纯电感在500~1000μH，最高转速在120~220Hz，对应感抗ωL约为 0.5～1Ω)；电机的BEMF矢量，电流矢量和电阻乘积，与对应的相电压矢量合成一个三角形。
转子位置和感生电磁场BEMF干系，BEMF又是电流矢量和对应相电压矢量的函数。
本FOC算法通过采集相电压和相电流，实时解这个三角函数，得到BEMF与相电压矢量夹角α，然后输出与BEMF矢量平行的驱动电流，达到最大的驱动扭矩。
如下图10所示的三角形矢量图。

图10 三角矢量图

第四，过压，短路保护。

当电源电压超过一定阈值后，掌握芯片一样平常会关闭输出，保护IC和电机的安全。
对付感性负载，关闭功率输出意味着高下管同时off，电流将从mosfet寄生的二极管流入VCC。
因此过压保护很可能造成电压的进一步升高，起到揠苗助长的浸染。
SDC9231采纳了更加智能的策略，当电压超过阈值后，驱动逻辑由0，1驱动转变为栅极调压驱动。
将mosfet掌握在线性区（linear）而不是饱和区（saturation）。
这种方法担保了输入电压不会由于输出关闭进一步提高。

图11 过压短路保护示意图

SDC9231具有完善的短路保护功能，电源对相，相对相，相对地都有保护。

U/V/W相驱动MOSFET开通时，电流在FET的DS沟道电阻的正常压降很低，除非外部电路由于短路流过较高的电流。

SDC9231为每个功率驱动MOSFET配置了一个正阈值比较器。
比较器在捕获到MOSFET的VDS超出阈值时输出H旗子暗记，此旗子暗记与该MOSFET的开通信号相与后输出为OCP(驱动管过流)。
这个过流保护可以通过寄存器配制滤波和敏感度设置，担保IC在输出短路的时候不会破坏。

除了以上提及传感器领域、电机掌握领域外，光大芯业也布局了电源管理产品线，快充领域的一系列芯片也均已量产。
期待光大芯业的一系列新品都能给行业带来惊喜，助力‘中国芯’，首创‘芯时期’，发扬光大芯片奇迹。

关于光大芯业

光大芯业微电子有限公司是一家专业从事高性能仿照及数模稠浊集成电路设计、测试、发卖、做事于一体的国家级高新技能企业。
目前在美国、中国上海、深圳、杭州、绍兴等地设有分/子公司或办事机构。
公司自建封测厂，是一家海内少有的虚拟IDM公司。

光大芯业拥有一批来自国内外顶尖半导体设计公司的资深专家组成核心技能团队，不仅拥有仿照及稠浊集成电路的产品开拓履历，而且具备独立自主的创新理念。

通过将这支资深的技能专家军队与本地精良的设计人才相结合，光大芯业将持续为客户供应高性能、高品质的半导体佳构芯片、办理方案以及优秀的做事，努力办理卡脖子问题，为“中国芯”贡献自己的力量。

公司专注于设计、开拓、测试和发卖基于前辈的亚微米CMOS、BIPOLAR、BICMOS、BCD等工艺技能的仿照及数模稠浊集成电路产品，以通信，工业，消费类电子，打算机及打算机接口设备和汽车电子为市场目标，致力成为天下一流的仿照及稠浊集成电路设计公司。

目前公司拥有磁传感、电源管理、电机驱动等产品线， 拥有仿照组、数字组、算法组、底层软件组，产品广泛运用于通讯、智能家居、多媒体、办公自动化等领域。
研发能力覆盖了磁敏元件、旗子暗记处理芯片和传感器总成设计。
基于行业履历，公司的运用技能做事能力已拓展到磁体选型设计、电机系统运用支持等。

公司拥有成熟的家当履历，重视自主研发知识产权的产品开拓，秉承尊重人才、持续创新的原则，积极开拓国内外市场，推动家当进步，引领IC电子科技未来，针对客户需求，供应更高效、快速、卓越的产品和增值运用做事。
在家当快速发展确当下，逐步成为一家具有国际领先的高性能、高品质的专业IC设计公司。

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