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凝聚先进控制及驱动技术的结晶 ——Qorvo PAC5556EVK1开发套件评测

发布时间:2022-06-22
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凝聚先进控制及驱动技术的结晶 ——Qorvo PAC5556EVK1开发套件评测

发布时间:2022-06-22
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电机自发明以来,一直广泛应用于工业自动化等领域,具有非常重要的应用价值。从上个世纪电机驱动靠笨重的继电器到现在电机驱动仅需要小巧的MOS或IGBT,从PLC控制到现在大规模使用MCU进行控制。智能化和高度集成化已经成为了电机控制的未来发展方向。下面给大家介绍一款优秀的集电机控制及电机驱动的参考设计产品,由Qorvo推出的参考设计PAC5556EVK1开发套件。
Qorvo PAC5556EVK1开发套件是用于PAC5556电源应用控制器的完整评估和原型设计平台。该套件可通过一系列接头连接器访问PAC5556器件的每个信号。Qorvo PAC5556EVK1具有USB转UART模块,用户可以通过传统的虚拟COM端口将评估模块连接到电脑。可以使用图形用户界面 (GUI) 软件套件控制应用特性。该开发套件支持访问PAC5556控制器的SWD和JTAG端口,实现闪存内编程和实时调试。

PAC5556EVK1开箱

图1


图2

如图1和图2所示,Qorvo PAC5556EVK1开发套件包装非常结实,均使用防静电袋包装,主要包括PAC5556EVK1评估主板、下载器以及下载连接线组成。
PAC5556EVK1评估主板可通过SWD和UART接口与下载器进行连接,进行供电完成实时编程及实施调试;下载器通过一根Micro-USB线与PC相连,可通过J-link烧录程序。

相关资料
对于Qorvo PAC5556EVK1开发套件,贸泽电子官方提供了非常详细的资料,包括产品介绍、产品特性、产品应用、用户手册、原理图、BOM等相应的信息,如图3-图5所示。

图3

图4

图5

硬件介绍及产品特性
图6为Qorvo PAC5556EVK1开发套件的硬件分布图,该硬件图主要包括电源输入部分、整流部分、DC/DC部分、PAC MCU部分、SWD调试接口、DAC输出、UART接口、霍尔传感器接口、三相逆变部分。电源输入部分输入交流三相电,主要包括L、N和E(火线、零线和地线),整流部分用于将220V的交流电转换为稳定输出的直流电;MCU为系统的主控部分,负责系统的控制工作;SWD和UART接口为Qorvo PAC5556主板与调试器在线调试与通信的接口,DAC输出接口可将系统的数字信号转换为模拟信号;霍尔传感器可提供电机转子的位置,进行电机的过零点检测及换相工作;三相逆变电路由6个MOS构成,用于驱动电机。

图6

Qorvo PAC5556EVK1开发套件的特性如下:
·非常适合用于高压(110/220V AC标称电压、高达450V DC绝对最大电压)通用电源应用和控制器
·单IC PAC5556,具有PWM输出、ADC输入、I2C、UART、SPI和GPIO
·为最多三个半H桥(三相)逆变器提供栅极驱动
·三个PWM DAC,用于实时调试
·霍尔传感器接口,用于基于传感器的应用
·用于无传感器应用的电流和电压检测

应用框架

提到应用框架,就不得不提Qorvo PAC5556电源应用控制器。该控制器在单个优化的片上系统 (SoC) 中集成了基于闪存的高性能MCU、电源管理、高侧和低侧栅极驱动器以及信号调理元件。PAC5556基于Arm® Cortex®-M4F内核,针对交流供电无刷直流 (BLDC) 电机或永磁同步电机 (PMSM) 控制应用(如交流供电风扇、白色家电或压缩机)进行了优化。Qorvo PAC5556还包括优化的硬件支持和软件库,符合IEC/UL 60730 B类安全标准。

PAC5556包含一个150MHz Arm® Cortex®-M4F(带128kB闪存),可用于实现高性能电机控制和监控应用。MCU还包含电机控制外设,如12位2.5MSPS双自动序列发生器ADC以及带有硬件死区时间插入的PWM定时器。PAC5556包括一个集成的N沟道降压DC-DC控制器、一个5V/200mA转换器,以及用于IC和其他PCB系统电源的系统和电源管理元件的多个LDO。Application-Specific Power Drivers™提供与外部逆变器一起使用的集成栅极驱动器。Configurable Analog Front-End™ (CAFE) 提供各类信号链元件,如差分和单端放大器、比较器和DAC。Qorvo PAC5556采用10mm x 10mm QFN1010-52封装。基于PAC5556的应用框架如图7所示。

图7

系统可输入直流或交流电进行供电,通过AC-DC或DC-DC电路进行变换后与系统的多模式电源管理系统交互,PAC5556支持UART、SPI、CAN和IIC等多种通信方式,随后通过驱动电路驱动电机进行旋转,通过霍尔传感器反馈位置或无霍尔传感器的转子位置估算技术进行换向及调速,同时系统支持信号监测技术,可实时监测电流、电压及功率等信息。
上电实验
上电实验的硬件条件如下:

  • 220V稳压电源 
  • PAC5556EVK1开发板
  • PAC5556EVK1配套下载器及下载线
  • Micro-USB数据线
  • 直流无刷电机

上电实验需要观察Qorvo PAC5556EVK1开发套件驱动电机的驱动效果和工作稳定性。首先需要将下载器与评估主板进行连接,如图8所示。

图8

将事先编写好的代码通过下载器下载到Qorvo PAC5556EVK1开发套件的主板中,其中主要使用SWD和UART接口。PAC5556首先需要接电源线,将火线接入板子标注的L,零线接入板子的N,E不接。板子的SWD接入PAC5556板载的调试器接口,其中需要注意SD和SCL接口的顺序,不要接反。板子的UART部分与PAC5556板载的通讯接口相连,其中需要注意RX和TX的接口顺序。随后接入电机,本次使用的无刷直流高速吹风筒电机,空载电流为1A,额定转速为120000rpm,额定功率为120W,最终的实验图如图9所示。

图9

利用示波器GUI观察工作情况,如图10所示。

图10

上图是电机相电流,通电后电机的转速较为稳定,工作性能良好。Qorvo PAC5556EVK1开发套件可满足电机控制、天花板吊扇、家电、压缩机、水泵等多种电机应用。

小结
通过对Qorvo PAC5556EVK1开发套件的评估,我们可以发现,Qorvo PAC5556EVK1开发套件凝聚了较为先进的控制技术和驱动技术,是一个非常强大的集控制和驱动为一体的开发套件,可满足客户快速开发及应用的需求。

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