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電機(jī)自發(fā)明以來(lái)，一直廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域，具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。從上個(gè)世紀(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)靠笨重的繼電器到現(xiàn)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)僅需要小巧的 MOS 或 IGBT，從 PLC 控制到現(xiàn)在大規(guī)模使用 MCU 進(jìn)行控制。智能化和高度集成化已經(jīng)成為了電機(jī)控制的未來(lái)發(fā)展方向。下面給大家介紹一款優(yōu)秀的集電機(jī)控制及電機(jī)驅(qū)動(dòng)的參考設(shè)計(jì)產(chǎn)品，由 Qorvo 推出的參考設(shè)計(jì) PAC5556EVK1 開(kāi)發(fā)套件。
Qorvo PAC5556EVK1 開(kāi)發(fā)套件是用于 PAC5556 電源應(yīng)用控制器的完整評(píng)估和原型設(shè)計(jì)平臺(tái)。該套件可通過(guò)一系列接頭連接器訪問(wèn) PAC5556 器件的每個(gè)信號(hào)。Qorvo PAC5556EVK1 具有 USB 轉(zhuǎn) UART 模塊，用戶可以通過(guò)傳統(tǒng)的虛擬 COM 端口將評(píng)估模塊連接到電腦?？梢允褂脠D形用戶界面 (GUI) 軟件套件控制應(yīng)用特性。該開(kāi)發(fā)套件支持訪問(wèn) PAC5556 控制器的 SWD 和 JTAG 端口，實(shí)現(xiàn)閃存內(nèi)編程和實(shí)時(shí)調(diào)試。
PAC5556EVK1 開(kāi)箱
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如圖 1 和圖 2 所示，Qorvo PAC5556EVK1 開(kāi)發(fā)套件包裝非常結(jié)實(shí)，均使用防靜電袋包裝，主要包括 PAC5556EVK1 評(píng)估主板、下載器以及下載連接線組成。
PAC5556EVK1 評(píng)估主板可通過(guò) SWD 和 UART 接口與下載器進(jìn)行連接，進(jìn)行供電完成實(shí)時(shí)編程及實(shí)施調(diào)試；下載器通過(guò)一根 Micro-USB 線與 PC 相連，可通過(guò) J-link 燒錄程序。
相關(guān)資料
對(duì)于 Qorvo PAC5556EVK1 開(kāi)發(fā)套件，貿(mào)澤電子官方提供了非常詳細(xì)的資料，包括產(chǎn)品介紹、產(chǎn)品特性、產(chǎn)品應(yīng)用、用戶手冊(cè)、原理圖、BOM 等相應(yīng)的信息，如圖 3 —圖 5 所示。
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硬件介紹及產(chǎn)品特性
圖 6 為 Qorvo PAC5556EVK1 開(kāi)發(fā)套件的硬件分布圖，該硬件圖主要包括電源輸入部分、整流部分、DC/DC 部分、PAC MCU 部分、SWD 調(diào)試接口、DAC 輸出、UART 接口、霍爾傳感器接口、三相逆變部分。電源輸入部分輸入交流三相電，主要包括 L、N 和 E（火線、零線和地線），整流部分用于將 220V 的交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定輸出的直流電；MCU 為系統(tǒng)的主控部分，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的控制工作；SWD 和 UART 接口為 Qorvo PAC5556 主板與調(diào)試器在線調(diào)試與通信的接口，DAC 輸出接口可將系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；霍爾傳感器可提供電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，進(jìn)行電機(jī)的過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)及換相工作；三相逆變電路由 6 個(gè) MOS 構(gòu)成，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
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Qorvo PAC5556EVK1開(kāi)發(fā)套件的特性如下：
非常適合用于高壓（110/220V AC 標(biāo)稱電壓、高達(dá) 450V DC 絕對(duì)最大電壓）通用電源應(yīng)用和控制器
三個(gè) PWM DAC，用于實(shí)時(shí)調(diào)試
霍爾傳感器接口，用于基于傳感器的應(yīng)用
用于無(wú)傳感器應(yīng)用的電流和電壓檢測(cè)
應(yīng)用框架
提到應(yīng)用框架，就不得不提 Qorvo PAC5556 電源應(yīng)用控制器。該控制器在單個(gè)優(yōu)化的片上系統(tǒng) (SoC) 中集成了基于閃存的高性能 MCU、電源管理、高側(cè)和低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器以及信號(hào)調(diào)理元件。PAC5556 基于 Arm? Cortex?-M4F 內(nèi)核，針對(duì)交流供電無(wú)刷直流 (BLDC) 電機(jī)或永磁同步電機(jī) (PMSM) 控制應(yīng)用（如交流供電風(fēng)扇、白色家電或壓縮機(jī)）進(jìn)行了優(yōu)化。Qorvo PAC5556 還包括優(yōu)化的硬件支持和軟件庫(kù)，符合 IEC/UL 60730 B 類(lèi)安全標(biāo)準(zhǔn)。
PAC5556 包含一個(gè) 150MHz Arm? Cortex?-M4F（帶 128kB閃存），可用于實(shí)現(xiàn)高性能電機(jī)控制和監(jiān)控應(yīng)用。MCU 還包含電機(jī)控制外設(shè)，如 12 位 2.5MSPS 雙自動(dòng)序列發(fā)生器 ADC 以及帶有硬件死區(qū)時(shí)間插入的 PWM 定時(shí)器。PAC5556 包括一個(gè)集成的 N 溝道降壓 DC-DC 控制器、一個(gè) 5V/200mA 轉(zhuǎn)換器，以及用于 IC 和其他 PCB 系統(tǒng)電源的系統(tǒng)和電源管理元件的多個(gè) LDO。Application-Specific Power Drivers? 提供與外部逆變器一起使用的集成柵極驅(qū)動(dòng)器。Configurable Analog Front-End? (CAFE) 提供各類(lèi)信號(hào)鏈元件，如差分和單端放大器、比較器和DAC。Qorvo PAC5556 采用 10mm x 10mm QFN1010-52 封裝?；?PAC5556 的應(yīng)用框架如圖 7 所示。
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系統(tǒng)可輸入直流或交流電進(jìn)行供電，通過(guò) AC-DC 或 DC-DC 電路進(jìn)行變換后與系統(tǒng)的多模式電源管理系統(tǒng)交互，PAC5556 支持 UART、SPI、CAN 和 IIC 等多種通信方式，隨后通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過(guò)霍爾傳感器反饋位置或無(wú)霍爾傳感器的轉(zhuǎn)子位置估算技術(shù)進(jìn)行換向及調(diào)速，同時(shí)系統(tǒng)支持信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流、電壓及功率等信息。
上電實(shí)驗(yàn)
上電實(shí)驗(yàn)的硬件條件如下：
220V 穩(wěn)壓電源?
PAC5556EVK1 開(kāi)發(fā)板
PAC5556EVK1 配套下載器及下載線
Micro-USB 數(shù)據(jù)線
上電實(shí)驗(yàn)需要觀察 Qorvo PAC5556EVK1 開(kāi)發(fā)套件驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)效果和工作穩(wěn)定性。首先需要將下載器與評(píng)估主板進(jìn)行連接，如圖 8 所示。
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將事先編寫(xiě)好的代碼通過(guò)下載器下載到 Qorvo PAC5556EVK1 開(kāi)發(fā)套件的主板中，其中主要使用 SWD 和 UART 接口。PAC5556 首先需要接電源線，將火線接入板子標(biāo)注的 L，零線接入板子的 N，E 不接。板子的 SWD 接入 PAC5556 板載的調(diào)試器接口，其中需要注意 SD 和 SCL 接口的順序，不要接反。板子的 UART 部分與 PAC5556 板載的通訊接口相連，其中需要注意 RX 和 TX 的接口順序。隨后接入電機(jī)，本次使用的無(wú)刷直流高速吹風(fēng)筒電機(jī)，空載電流為 1A，額定轉(zhuǎn)速為 120000rpm，額定功率為 120W，最終的實(shí)驗(yàn)圖如圖 9 所示。
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利用示波器 GUI 觀察工作情況，如圖 10 所示。
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上圖是電機(jī)相電流，通電后電機(jī)的轉(zhuǎn)速較為穩(wěn)定，工作性能良好。Qorvo PAC5556EVK1 開(kāi)發(fā)套件可滿足電機(jī)控制、天花板吊扇、家電、壓縮機(jī)、水泵等多種電機(jī)應(yīng)用。
小結(jié)
通過(guò)對(duì) Qorvo PAC5556EVK1 開(kāi)發(fā)套件的評(píng)估，我們可以發(fā)現(xiàn)，Qorvo PAC5556EVK1 開(kāi)發(fā)套件凝聚了較為先進(jìn)的控制技術(shù)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)，是一個(gè)非常強(qiáng)大的集控制和驅(qū)動(dòng)為一體的開(kāi)發(fā)套件，可滿足客戶快速開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的需求。
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