一、前言
二、100W高壓馬達EVM的規格及優勢
EVM 規格：
1. 輸入電壓 / 額定電流： AC 100~240V / 0.7A。
2. 額定功率： 100W。
EVM 優勢：
1. 以控制卡搭配驅動板的使用方式呈現，控制卡可獨立使用，透過更換控制卡的方式進行 MCU的更換，不需要額外調整驅動電路。( 上圖，搭配的控制卡為AT32F413RBT7。 )
2. 獨立電源區塊，可採用板上降壓電路，也可由外部電源供應器提供，方便於開發中的檢測。
3. 內建Encoder 差動訊號處理、Hall Sensor 濾波電路。
4. 支持單電阻 / 雙電阻 / 三電阻電流採樣檢測。
三、100W高壓馬達 EVM框架圖
在100W 高壓馬達的框架中可看到，大致上可分為五大塊：
BLDC ( 直流無刷馬達 ) 相較於傳統有刷馬達，有著無火花、低干擾、低噪音、壽命長、效率較好、較不需要維修等優勢，逐漸佔領應用市場，例如：電動汽機車、電風扇、冷氣壓縮機、吊扇…等，使得 BLDC 的驅動技術更加地被人們重視。 本文中要介紹的是大聯大控股世平集團旗下的台灣應用技術處開發的100W高壓馬達驅動平台，這張 EVM的設計理念主要是面對 75W 以下的高壓消費性電子產品。因為產品應用中，超過 75W 功率的產品都需要增加 PFC ( 功率因數修正電路 )，改善交流電源端的功率因數。
這張 EVM 非常適合研發人員，在開發新產品的期間使用，雖然這張EVM的規格為 100W，但實際上的選料都是 over design，選了更加耐用的產品。雖然這並不保證可以應用在更高功率的馬達上，但是在設計理念中，希望透過更高階的元件使用避免測試中瞬間過電流、過電壓時，對硬體電路能有所保護，提高EVM的使用壽命，所以在使用上仍建議不要選擇超過規格的馬達進行調適。另外，在板子上已預留了增量型的 Encoder 差動訊號處理、Hall sensor 濾波電路、回授訊號標準電壓準位3.3V及5V的切換，並將電源端都獨立出來，便於開發人員在測試中的量測。
這張 EVM 非常適合研發人員，在開發新產品的期間使用，雖然這張EVM的規格為 100W，但實際上的選料都是 over design，選了更加耐用的產品。雖然這並不保證可以應用在更高功率的馬達上，但是在設計理念中，希望透過更高階的元件使用避免測試中瞬間過電流、過電壓時，對硬體電路能有所保護，提高EVM的使用壽命，所以在使用上仍建議不要選擇超過規格的馬達進行調適。另外，在板子上已預留了增量型的 Encoder 差動訊號處理、Hall sensor 濾波電路、回授訊號標準電壓準位3.3V及5V的切換，並將電源端都獨立出來，便於開發人員在測試中的量測。
二、100W高壓馬達EVM的規格及優勢
EVM 規格：
1. 輸入電壓 / 額定電流： AC 100~240V / 0.7A。
2. 額定功率： 100W。
EVM 優勢：
1. 以控制卡搭配驅動板的使用方式呈現，控制卡可獨立使用，透過更換控制卡的方式進行 MCU的更換，不需要額外調整驅動電路。( 上圖，搭配的控制卡為AT32F413RBT7。 )
2. 獨立電源區塊，可採用板上降壓電路，也可由外部電源供應器提供，方便於開發中的檢測。
3. 內建Encoder 差動訊號處理、Hall Sensor 濾波電路。
4. 支持單電阻 / 雙電阻 / 三電阻電流採樣檢測。
三、100W高壓馬達 EVM框架圖
在100W 高壓馬達的框架中可看到，大致上可分為五大塊：
1. Power－分為橋整與降壓兩個部分。這張EVM可提供15V、5V、3V DC，供功率元件、MCU、通訊元件所使用。
2. Transceiver－通訊部份的設計皆依照 MCU 的規格，建立於控制卡上。
3. MCU－目前支援 Artery AT32F413 系列控制卡。預計2022年上半年會推出 AT32F403A 及 AT32F421 系列控制卡。
4. Power Module－馬達驅動元件，大多以 Gate Driver 搭配 MOSFET 或是 IPM 為主。
5. Sensor－主要以 Current Shunt、OP放大器、溫度感測器為主。
四、100W高壓馬達 EVM的用料介紹
Bridge Rectifier： 採用 VISHAY KBPC106，最大衝擊電流為 55A、峰值反向電壓為 600V、If 順向電流為 3A。在選料時，至少要考量到 If 順向電流要大於 ( 額定功率 / ( AC input * 1.414 ) )。
Buck Converter ( VDC to 15V )： 採用 ONSEMI NCP10672BD100R2G，內置 700V MOSFET、100kHz 交換頻率、輸出電流為 780mA。選料時，通常會先參考其他元件的運行電流，計算轉換效率後，依照電流、電壓進行選擇。在馬達應用中通常會選擇 1.5~2 倍耐壓。
Buck Converter ( 15V to 5V )：採用 SGMICRO SGM61220XTN6G，4.8~28V DC 輸入電壓、 0~6V DC 輸出、2000mA 輸出電流。選料時，通常會先參考其他元件的運行電流，計算轉換效率後，依照電流、電壓進行選擇。
Regulator ( 5V to 3.3V )：採用 ONSEMI NCP5501DT33RKG，2.5~16V DC 輸入電壓、3.3V DC 輸出電壓、500mA輸出電流。選料時，僅需要考慮板子上使用 3.3V 工作電壓的元件電流總和。
Operation Amplifier：採用 SGMICRO SGM8968，工作電壓區間 1.8~5.5V DC、工作電流 1.6mA、10MHz 的增益帶寬積。在選料時，需注意的部分是 MCU 的 IO 腳耐壓，及增益帶寬積的頻率，轉速越快則需要選用更快頻率的增益帶寬積。
Current Shunt：採用 VISHAY RCWE1206R250FKEA，0.25R、0.5W。選料時，須考慮到 P = I * I * R 來調整電阻阻值及器件功率，也要考慮到放大倍率與 MCU ADC 精度的平衡。
Differential signal processing：採用 MAXLINEAR SP26LV432，可提供四組差動訊號處理。用料的選擇可依照 Encoder 的輸入訊號數量進行選擇。
IPM：採用 ONSEMI NFAQ1060L36T，三相 10A / 600V IGBT 模組帶有集成驅動器。選料時，馬達的額定電流、電壓，都會以兩倍耐電壓、五倍耐電流的倍率進行選料。
欲了解更多資料請聯絡世平集團
Kevin ( Kevin.Hong@wpi-group.com )
Ethan ( ethanhc.yang@wpi-group.com )
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