Actel發表SmartFusion FPGA馬達控制參考設計

SmartFusion FPGA功能方塊圖

愛特公司(Actel Corporation)日前在美國波士頓舉行的嵌入式系統大會(ESC)中展示這款通過驗證的參考設計，推出針對馬達控制應用的SmartFusion 智慧型混合訊號 FPGA 參考設計。這套以一顆 SmartFusion 元件建置的參考設計，展現了運用不同回饋方式的磁場導向控制 (Field Oriented Control；FOC ) 功能，以供永磁同步馬達 ( permanent magnet synchronous motors；PMSM ) 之用。在單一元件將FPGA、硬核心 ARM CortexM3 微控制器、以及可程式類比整合在一起的 SmartFusion ，適用於馬達控制應用的理想方案，能協助設計人員最佳化軟體/硬體配置，以取得最佳馬達效率和效能。

此參考設計展示如何以單一 A2F500 元件，透過複雜的 FOC 演算法以及供額外自訂邏輯使用的充足 FPGA 資源和頻寬，可同步控制最多達4軸的 PMSM 。現在，設計人員能運用這款包含原始碼的通過驗證參考設計，為其特定應用達成更快上市時間目標。

此參考設計套件包括一個 FOC 建置範例，它是在 SmartFusion 元件上採空間向量波寬調變 ( space vector pulse width modulation； SVPWM ) 技術，以及光學編碼器、霍爾效應 ( Hall Effect ) 感測器等多種回饋方式。另一款採用反電動勢 ( back-EMF ) 的無感測器參考設計現正開發中，待完成後，購買此套參考設計的客戶無需額外費用就可取得。所有設計都提供透過乙太網路與主機通訊的選項，以作為遠端監控之用，並可輕鬆升級至Ethernet-based工業協定。

SmartFusion FPGA馬達控制參考設計重要特性：
‧ 具備C和Verilog語言的完整原始程式碼
‧ 轉矩、速度和方向控制
‧ 三相PMSM的磁場導向控制
‧ 多軸控制
‧ 霍爾效應、編碼器、以及無感測器回饋
‧ 以硬體進行關鍵失效偵測
‧ 乙太網路通訊
‧ 硬體正交編碼器輸入(Quadrature encoder inputs；QEI)
‧ 含不工作區(dead band)的空間向量PWM產生
‧ 最佳效能的軟體/硬體配置
‧ 可提供設計彈性和升級的可程式化FPGA
‧ 彈性觸發用的可程式化ADC

愛特公司行銷與業務開發副總裁 Rich Kapusta 表示，此參考設計充分展現了 SmartFusion 元件對馬達控制應用的適用性，特別是需要嚴苛轉矩控制的應用，可降低轉矩漣波 ( ripple ) 並達成能源效率。此外， SmartFusion 元件是一可提供高精度、低雜訊、小尺寸、以及更快反應時間的單晶片解決方案。這些特性是採用AC馬達、直流無刷(BLDC)馬達、或 PMSM 的工業驅動、工廠自動化、醫療設備和軍事應用所必備的。愛特已與功率和控制設計公司( Power and Control Design, Inc.) 合作，共同開發這套馬達控制參考設計，以展示並實現世界一流的馬達控制產品。

功率和控制設計公司總裁暨執行長 Brad Landseadel 表示， SmartFusion 是一理想平台，設計人員可用來建構具優異效能與彈性的馬達控制系統。一些馬達控制應用常見的挑戰，都能利用此單晶片方案妥善解決，且極具成本效益。愛特這套單晶片方案可滿足特定應用邏輯、緊密耦合、中斷驅動ADC的需求，同時它具有32位元 ARM Cortex-M3 處理器的強大功能，這些特性都有利於高效能馬達控制應用。 SmartFusion 可協助工程師自行開發 MCU，以提供真實的32位元、高效能硬處理器核心，並具備專為其應用進行設計與最佳化的週邊。

愛特已開始提供這套參考設計 (A2F-MOTOR-CONTROL-DESIGNS)，定價為美金499元。客戶可直接使用此套設計或針對其特定系統進行修改，無需支付額外的授權金或權利金。