电机对能耗的贡献率在美国挨近50%，因而下降电机能耗能有用地进步动力运用率，而选用先进的微操控器(MCU)技能来完成电机操控是一种有用的办法。本文介绍了最新的电机操控MCU技能开展及其运用。
下降能耗的一个首要对象是电机，它耗费了美国总能耗的大约50%。家庭里随意都能够找到超越50个电机，一般会有70到80个，在工业范畴，工厂主动操控对电机的运用也很广泛。
今日，MCU技能的最近开展答应电机能在更低的本钱下更高效地作业。在某些商场上，这能加速从机电向电子操控的改动，从而能完成变速电机操控以优化电机的作业功率，并在器材的层面上下降一切运用的本钱。低本钱无刷直流电机操控MCU与常常运用在电机操控中的有刷电机比较，MCU操控的无刷直流(BLDC)电机消除了刷子磨损和弧形组织，这样电机的寿数本质上只是受限于轴承的寿数。此外，依据MCU的BLDC电机体系的优势还包含高功率、高转矩-惯量比、更高的速度功用、低噪声、更好的热功率和低EMI特性。
运用专门规划用于电机操控的大批量出产的8位MCU是一种处理数字电机操控问题的十分低本钱办法。因为具有高达10MIPS的功用和运动操控专用硬件(包含中心准直的14位PWM、一个运动反应模块以及一个高速ADC)，曾经需求很贵处理器的运用现在能够运用低本钱的8位MCU处理。
图1：MCU在洗衣机中的运用实例
8位微操控器驱动一个三相ACIM可变频驱动。
某些MCU里的三相PWM操控，如P%&&&&&%18F4431，能够用硬件供给一个BLDC的一切三项操控，尽量削减有必要开发和调试的软件。高达8个可用的PWM通道，一般只需求6个来驱动三相电机。因而，剩余的两个通道能够用作其他功用，而不需求额定的器材。作为MCU的首要部分的带积分编码器接口的运动反应模块削减了器材数量和体系本钱。 具有采样率为每秒200K的ADC的MCU可供给闭环操控所必要的速度。两个不同通道的一起选用使得对电压和电流一起采样成为或许。在丈量闭环电机操控中后端电动势(EMF)时需求这样的快速转化，在上升或下降沿使ADC与PWM同步的能力使切换噪声最小化。总归，这些模块使得不需求外部电机操控器材，如高速ADC和方位编码器。 在许多电机操控运用中，毛病安全操作(fail-safe operaon)十分重要。带有毛病安全时钟监视器(一个内部RC振荡器，能够在晶振发生毛病的时分用作备用时钟)的MCU使规划工程师能够用能供给高牢靠性的数字操控。像在PWM上的可编程阻滞时刻(deadme)延时使切换噪声最小化，能够削减数周的开发时刻，并满意要害的程序终究期限要求以使新产品得以面市。在一切的情况下，带有牢靠闪存的MCU供给快速面市的或许，以及在装置之前或在运用中依据要求改动来调整的灵活性。商场推进要素及处理方案家用电子设备中的电子电机操控要求、工业和轿车商场促进了对具有先进的电机操控外设的MCU的需求。
在家电商场部分，需求功用进步的电机操控来满意政府规划规范，例如美国的环境保护组织的动力之星方案，该方案促进厂商推出高效能家电。洗衣机是高功用电机操控的一个重要的范畴。直接驱动的洗衣机消除了电机轴与洗衣机搅动器之间的传动带，答应不同的速度和搅动器形式。
一个出产商的彻底从头规划的洗衣机与传统的洗衣机比较较，削减耗费38%的电量和17%的水。电机操控MCU依据洗衣量和类型调整电机的功率。但是，家电用户仍然对开始的购买价格很灵敏，因而出产商有必要不断下降它们的开发和出产本钱，以使更先进的电器能为更多的顾客所承受。
在家电中，专门为低本钱电机操控运用规划的8位MCU集成了能尽量削减额定器材的功用。在电路板上的电机PWM、毛病安全时钟监视器和高牢靠的闪存条件下，最新的MCU简化了家电电机操控的规划，能完成低本钱方针。 在工业运用中，电力本钱和安装操作的罢工时刻会下降厂商的收益。关于电机功用提高的操控怎么直接影响功率和收益的一个工业比如便是：将一个工业抽水机中的阀用一个带有依据MCU的可变速(VSD)体系替换。 关于抽水机或电扇，功耗与轴的速度立方根成正比，当轴速度下降10%，流量下降10%，功耗下降27%。假如速度下降20%，功耗下降49%。经过运用MCU可变速电机操控，而不是恒速电机阀来削减流量，现已证明关于工业运用中的离心抽水机、电扇和吹风机来说能够得到25-40%的能量节约。 工业运用的效益是显着的，运用MCU驱动的变速电机操控依赖于其他要素，例如灵活性和牢靠性——这些要素能防止毛病或检修带来的罢工。带有闪存和EEPROM的MCU供给能经过可再编程特性，在当需求晋级或操控程序要求改动的时分来处理工业用户要求的灵活性。带16KB闪存和256B EEPROM的MCU在8位MCU中供给了满足的存储器来处理在工业环境中或许需求的许多改动。相同重要的是，Microchip公司的闪存选用的PMOS电子可擦除的单元处理技能一般具有数据存储单元能承受1百万次擦/写循环，数据能够坚持超越40年的功用。已有的轿车电机运用包含选用电机来翻开和封闭车窗和车门，以及定位车座。因为这些运用的运用频率很低，因而对低功率并不灵敏，但运用率高的运用，例如乘客温度环境操控和引擎箱的电扇，则不断地耗费轿车有限的电能。电机操控MCU使得环境操控扇只以一个能坚持舒适温度的速度作业，这样使噪声最小化，并削减功率耗费。
在许多情况下，电机操控MCU有必要运用操控区域网络(CAN)或本地互连网络(LAN)来连接到轿车网络。关于车体电子，现在运用低本钱LIN协议来削减全体体系本钱。在一些MCU系列中，能够发现一个支撑LIN1.2的USART模块，一起供给在开始位的主动唤醒和波特检测(baud detect)。 跟着操控算法在一切细分商场变得越来越杂乱，数字电机操控器的功用从MCU上升到DSP层次。数字信号操控器(DSC)带来了更高的功用和价格可承受的、对规划工程师友爱的、MCU技能用作更老练的电机操控规划，包含那些具有向量操控的运用。DSC作业速度高达30MIPS，带有高达144KB的闪存和电机操控专用的集成外设完成了更先进的、新的电机操控运用。选用依据DSP和DSC的电子电机操控，家电工业操控和轿车不只作业功率更高、供给更多功用，并且价格更可承受。
