電機驅動器是洗衣機、洗碗機、干衣機、冰箱、空調(diào)系統(tǒng)等家用電器的組成部分。近幾年對家電電機驅動器的要求發(fā)生了很大的變化。推動這些變化的因素包括安全和環(huán)境友好要求、性能要求，以及制造成本。其中一個關鍵要求是實現(xiàn)高效率，這決定了需要使用采用先進的控制算法的高能效電機進行電機控制和家電控制。性能要求涵蓋了可變的電機轉速操作，并要求具有高動量和廣泛的轉速范圍。與簡單的換相控制相比，低噪聲要求更傾向于正弦驅動。單相異步電機和通用電機正在被三相電機(交流感應電機、無刷直流電機以及最主要的永磁同步電機(PMSM))取代，因為三相電機能夠滿足上述要求。通常需要對交流感應電機或永磁同步電機進行矢量控制。矢量控制提供卓越的動態(tài)性能，可以在低速情況下利用完整的電機轉矩功能，在廣泛的速率范圍內(nèi)在每個工作點高效地控制電機，并能夠單獨控制電機轉矩和通量。最重要的是，對統(tǒng)一輸入功率因數(shù)的需求要求采用功率因數(shù)校正(PFC)電路。
電機驅動器的技術解決方案通常接近技術極限，在很大程度上由成本推動。電機的大小和材料成本進行了優(yōu)化，通常會產(chǎn)生非線性電機參數(shù)，會隨著電機溫度和電流而變化。電子硬件盡可能保持簡單;設計人員通常不會使用昂貴、精準的模擬元件，而實施專用軟件算法。位置或速度傳感器相當昂貴，因此開發(fā)人員側重于實現(xiàn)無傳感器的操作，采用先進的數(shù)學估算方法，根據(jù)外加電壓計算電機速度和位置，生成電流和電機參數(shù)。因此，電機控制不再是一種簡單的算法，而成為一個復雜的系統(tǒng)，需要帶有專用外設的高性能微控制器和先進的電機控制算法。
一些家電包含一個以上的電機。洗衣機就是一個例子，它有一個水泵和主驅動器，空調(diào)則包括壓縮機和風扇。過去，這些電機由單獨的電子電路驅動。然而，為了實現(xiàn)最低的成本，出現(xiàn)了使用一個單一微控制器并行控制兩個電機的驅動器，從而最大限度地減少昂貴電子元件的數(shù)量。
通過推出集高性能、專用外設和低成本于一身的專用微控制器，將能夠同時實現(xiàn)高效率、高性能和低廉的成本。飛思卡爾提供了完整的數(shù)字信號控制器(DSC)系列，能夠滿足先進的電機控制應用的要求。DSC系列提供了用于數(shù)字電源轉換、電機控制以及其他需要高速率和高分辨率控制環(huán)路功能的應用的優(yōu)化解決方案。DSC系列結合了數(shù)字信號處理器(DSP)的處理能力和微控制器功能以及一組靈活的外設，實現(xiàn)了經(jīng)濟高效的解決方案。DSC系列最先推出基于16位56800E內(nèi)核的32MHz MC56F80xx器件，主要針對復雜驅動器，如針對泵、風扇、壓縮機的無傳感器矢量控制;接著推出了60MHz DSC，針對無傳感器洗衣機等要求苛刻的應用，最新推出的是基于32位56800EX內(nèi)核的100MHz 56F84xx DSC，它專用于數(shù)字功率轉換和無傳感器雙電機控制。
100MHz 32位MC56F84xx是市場上速度最快的數(shù)字信號處理微控制器，提供卓越的精度、傳感和控制，用于最高效的數(shù)字功率電源轉換和先進的電機控制應用。100MHz / 100MIPS 32位56800EX內(nèi)核提供高級電源和電機控制應用所需的數(shù)學功能。單周期數(shù)學運算、分數(shù)運算支持和平行移動提高了性能，推動實現(xiàn)更緊湊、更快的控制環(huán)路。MC56F84xx包含專用于實時應用的先進的高速、高精度外設。具有312微微秒分辨率的高分辨率脈寬調(diào)制(eFlexPWM)模塊支持更高的交換頻率，能夠降低成本，提高效率。另一個PWM模塊支持實施雙電機控制。兩個12位高速模數(shù)轉換器(ADC)提供高達300ns/3.33Msps的采樣頻率，減少了輸入值的抖動，從而提高了系統(tǒng)的準確性。具有內(nèi)置溫度傳感器和帶隙的16位SAR ADC用于一般的應用測量。4個模擬比較器具有集成的6位數(shù)模轉換器(DAC)，可加快系統(tǒng)事件識別，能夠在緊急情況下停止PWM輸出。多功能定時器允許單獨定時和生成PWM信號，可編程延遲模塊(PDB)用于實現(xiàn)與PWM脈沖同步的硬件ADC觸發(fā)，最終實現(xiàn)電機電流重建。正交解碼器模塊對常用于工業(yè)電機控制驅動器的正交編碼器位置信號進行解碼。64KB到288KB的閃存提供了主要數(shù)字功率和電機控制應用所需的可擴展性。直接存儲器存取(DMA)控制器減少了內(nèi)核中斷，提高了性能。飛思卡爾FlexMemory EEPROM提供了一個高速暫存存儲器(scratch pad)，用于存儲校準和停機值。內(nèi)存保護功能能夠限制用戶代碼訪問重要的內(nèi)存位置和為監(jiān)控人員預留的外設，從而提高了系統(tǒng)安全性。5V容錯I/O提供了設計靈活性和系統(tǒng)成本節(jié)省。包括QSCI、QSPI、I2C/SMBus和FlexCAN在內(nèi)的豐富的通信外設允許與主從系統(tǒng)進行各種連接。模塊間交叉開關是一種獨特的外設，提供片上外設之間的通用連接：這些外設包括ADC、12位DAC、比較器、QuadTimers、eFlexPWM、PDB、EWM、正交解碼器、特定I/O引腳。
圖1 MC56F84xx框圖
具有功率因數(shù)校正的無傳感器雙正弦矢量控制是56F84xx的目標應用之一。該應用常見于洗衣機中，洗衣機有一個DSC控制泵和主驅動器，或者也常見于室外空調(diào)，其中有一個DSC控制風扇和壓縮機。
此類系統(tǒng)的應用需求如下所示：
?對永磁同步電機進行雙重控制
?同時對兩個電機進行正弦矢量控制(也稱為磁場定向控制-FOC)
?無傳感器電機位置估算
?高啟動轉矩，寬轉速范圍
?8-16kHz的PWM頻率
?使用分流電阻的三相電流傳感(在某些情況下，可首選直流總線上的單一分流傳感)，直流總線電壓傳感
?輸入功率因數(shù)校正(取決于地區(qū)和總功率)
?硬件和軟件故障保護
?與主從系統(tǒng)的連接
?滿足IEC60730電器安全標準
該解決方案的概念如圖2所示。一個單一的DSC控制整個系統(tǒng)–兩個電機、PFC，提供了連接，還提供了電器自身的應用控制。電源硬件包括共用直流總線電路的兩個逆變器、PFC電子元件、電流和電壓傳感以及輔助電源。
圖2 由MC56F84xx驅動的PFC的雙電機控制
如上所述，在目前的電器中，高級電機控制算法通常基于矢量控制技術-參見圖3。使用矢量控制算法，交流感應電機和PM同步電機的控制流程類似于單獨使用的直流電機的控制。在特殊的參考坐標系中，定子電流可以分為由轉矩生成的電流和由磁場生成的電流。這些電流通過直流值表示，可以單獨進行控制。
