TI 推出具備 FAST™ 軟體編碼器演算法

2013 年 3 月 4 日-德州儀器 (TI) 宣佈推出最新 InstaSPIN™-FOC (磁場定向控制) 解決方案，馬達控制系統設計人員無需花費數周到數個月的時間來調節馬達控制系統，可在 5 分鐘或更短的時間內識別、調節並透過變速與負載來全面控制任何類型的三相同步或非同步馬達，專注差異化設計。該新型技術不僅無需機械馬達轉子感測器 (mechanical rotor sensor)，可降低系統成本，並可透過 TI 32 位元 C2000™ Piccolo™ 微控制器 (MCU) 上唯讀記憶體 (read-only-memory; ROM) 中的最新軟體編碼器 (無感測觀察器) 演算法 FAST™  (通量、角度、速度和轉矩) 加強運作。InstaSPIN-FOC 屬於 InstaSPIN-BLDC 技術，今後將推出各種 InstaSPIN 解決方案，讓馬達控制開發更簡化有效率。

提升馬達系統的可靠度與效率

無感測器 FOC 馬達技術提供多項系統優勢，但許多行業皆因缺乏馬達控制系統知識而延遲採用該技術。InstaSPIN-FOC 可協助設計人員簡化開發，降低系統成本與複雜性，缺乏經驗的馬達控制設計人員也可在所有變速與負載馬達應用中提升馬達效率、效能與可靠度，實現出色解決方案。在傳統 FOC 馬達設計中，採用轉子感測器既會增加成本 (感測器、電源、特殊纜線與連接器、安裝與維護) ，並可能降低可靠度 (惡劣條件下的效能退化、電子雜訊、溫度與濕度) 。此外，在封閉式壓縮機或大型牽引機器等許多應用中使用感應器也不符實際。

InstaSPIN-FOC™ 技術的特性與優勢：

l  縮短設計時程：接近全自動的識別與控制調節，設計人員可在全馬達轉矩的基礎上實現差異化產品設計。

l  接近編碼器效能：藉由嵌入式晶片內建 FAST 觀察器演算法對各種使用條件下的通量、角度、速度和轉矩 (torque) 進行可靠與穩健的運算。精準而無感測的估計(estimator) 效能可在大部分情況下減少對物理編碼器的需求。

l  支援所有三相馬達：同一解決方案可支援同步 (BLDC、SPM 與 IPM) 與非同步 (ACI)。

l  識別與調節：離線馬達可識別所需的馬達電子參數，調節 FAST 演算法，並初始化電流控制器，確保穩定運作。並提供線上電阻再評估模式選項，在惡劣條件下追蹤穩定觀察器效能的變化。

l  排除啟動困難：支援內建啟動模式與不到一個電子週期的觀察器角度鎖定，排除其它無感測技術的啟動困難。

l  低速效能：在低於 1 Hz (標準值) 全轉矩穩定狀態下保持角度完整性，透過零速 (zero speed) 與停止 (stall) 狀態下順利恢復。

l  執行單次功能呼叫，增加靈活度：可將 FOC 轉矩控制器 (在相同 ROM上支援多達兩顆馬達) 或完全客製化 FAST 控制系統作為馬達感應器。

l  支援最高效能馬達尺寸：內建磁場控制，提供手動或自動磁場減弱 (更快速) 或手動磁場加強 (更高轉矩) 應用。

l  節省大量電源：採用 PowerWarp™ 模式的電感馬達，在不需立即轉矩時避免浪費電源。

l  簡化開發、快速評估：藉由 MotorWare™ 最新馬達控制庫 (模組、驅動器、系統範例與文件) ，提供最新C 語言物件導向 (C object-oriented) 與基於 API 的編碼技術。 透過 TI 最新免費 GUI Composer 工具提供實驗室儀表檢測。

價格與供貨

InstaSPIN-FOC 現已開始供貨， 90 MHz、32 位元浮點 Piccolo F2806xF 微控制器，每千顆單位建議售價6.7 美元起，並將運用到其它 Piccolo 微控制器中。設計人員可藉由建議售價 299美元的低電壓低電流馬達控制套件 (DRV8312-69M 套件)，建議售價 299美元低電壓高電流馬達控制套件 (DRV8301-69M 套件) 或 建議售價 699 美元的高電壓馬達控制套件 (TMDSHVMTRINSPIN) 啟動最新 InstaSPIN-FOC 馬達設計。對於已經購買 TI 馬達控制開發套件的設計人員，可直接訂購建議售價  99 美元 InstaSPIN™-FOC 的 Piccolo controlCARD (TMDSCNCD28069MISO) 模組。

TI 微控制器與軟體

從通用型超低功耗 MSP MCUs 到 Stellaris® Cortex™-M MCUs，再到即時控制 C2000™ MCUs和 Hercules™ 安全 ARM Cortex-R MCUs，TI 可為設計人員提供最全面廣泛的微控制器解決方案。通過透過充分利用 TI 全面的軟硬體工具、廣泛完整的協力廠商產品以及技術支援，將有助於加速設計人員加速產品的上市開發時程。

來自客戶對InstaSPIN™-FOC的評價

Contronics 致力技術開發與生產設備，為地球環境貢獻心力。成功推出高效噴霧系統 (misting system) 幫助超市降低 80% 耗能，並且延長一倍食物保鮮時間。Contronics 多年來也提供通風設備控制器，對於新產品 CoMoCo 智慧馬達控制改變產業深感振奮。

Contronics 董事長Frank Bakker 認為CoMoCo 是世界上最智慧的電子風扇驅動裝置，採用 TI Piccolo 微控制器與 InstaSPIN-FOC 技術。內建 PowerWarp™ 模式可將電流消耗控制在最低標準，使 280W 的風扇功耗低於 10W並保持速度與所需氣流。在為期 14 個月的現場測試中，與三極管交流電控制相比整體可降低 80% 耗能，與停用 PowerWarp 的 InstaSPIN-FOC 相比可降低 50% 耗能。由於 FAST™ 編碼器的高精準速度及轉矩訊號，可將風扇轉變成速度與流量感應器，提高動態功能，減少昂貴硬體，並簡化安裝。

Royal Dutch Gazelle 是全球備受尊崇的歷史悠久自行車製造商之一。在公司總部荷蘭，自行車不僅是一種運動休閒工具，也是一種生活方式。電動自行車已佔據消費性產品銷售量的 20%並在全國與全世界擴增中，實現更輕鬆的行動體驗。

Royal Dutch Gazelle 電子創新經理Erwin Van Norel表示， TI Piccolo 微控制器的 InstaSPIN™-FOC 解決方案提供穩健的低速高轉矩效能，在無機械轉子感測解決方案的高成本與低可靠性的情況下，獲得更安靜與更小巧的直驅馬達。馬達識別與自動調節功能可快速檢測新型馬達，並確保馬達驅動系統正常運作。因此，Royal Dutch Gazelle的工程師可專心致力創新，例如利用 FAST™ 軟體編碼器獨特、極高解析度速度與轉矩訊號增加自行車手。

e-Traction 是汽車電子解決方案專家，為巴士、垃圾車與客車等各種專業車輛提供電子馬達與驅動解決方案，提高電子傳動系統效率，降低二氧化碳排放、噪音與污染與對燃料的依賴。

e-Traction 電子暨軟體工程部門經理Geert Kwintenberg表示，TI Piccolo 微控制器與 InstaSPIN™-FOC 以及 FAST™ 軟體編碼器的完美結合，提供一款在任何馬達類型、功率範圍以及變速與負載條件運作的單一無感測解決方案，實現車輛電氣化。e-Traction使用相同軟體解決方案支援高電壓變流非同步泵、壓縮機與啟動發電機，並從客車與巴士同步輪轂馬達 (synchronous in-hub motor)上取消機械轉子感應器，消除主要開發問題源以外，並提高安全度與可靠度。由於 InstaSPIN-FOC 的轉矩控制非常出色，公司可更專注在系統通訊與診斷、產品增強功能與創新，讓世界變得更清潔、環保與適合居住。

關於德州儀器

德州儀器半導體創新產品協助 超過 90,000 個客戶發揮無限可能性，使科技更加智慧、安全、環保、健康且充滿樂趣。TI秉持開創更美好未來的承諾，並將其體現於所言所行 – 從以負責任的態度生產製造半導體、照顧員工，以及回饋社會，而這只是TI實踐承諾的序幕。更多詳細資訊，請參訪網頁 www.ti.com/tw。