瑞萨转矩控制解决方案加强工业自动化

发布时间：2023-10-23 10:22
作者：AMEYA360
来源：网络
阅读量：2183

　　随着科技的不断进步和全球制造业的竞争加剧，越来越多的企业开始投资和采用自动化技术，以提高生产效率、降低成本、改善产品质量并确保过程安全。而为协同工作完成复杂任务，确保高质量的生产结果。工业自动化设备对精度控制要求非常高，如螺丝拧紧机和扭矩测试仪工作时，需要在测量扭矩的同时控制电机旋转，这个过程需要高精度的扭矩测量。

　　此次瑞萨电子推出的转矩控制解决方案，通过使用一种配备高精度模拟前端的微控制器RX23E-A将扭矩测量信号输入到电机中，并进行反馈控制。这一解决方案不仅实现了高分辨率的转矩控制，而且配置也相当简单。

　　系统框图

瑞萨转矩控制解决方案加强工业自动化

　　主要器件介绍

　　RAA227063是用于无刷直流（BLDC）电机应用的智能栅极驱动器IC。它集成了三个半桥智能栅极驱动器，能够驱动多达三个N沟道MOSFET桥，支持4.5V至60V的桥电压。每个栅极驱动器支持高达1A的拉电流和2A的灌电流驱动电流，并具有可编程的驱动强度控制。可调节和自适应的死区时间被实现，以确保稳健性和灵活性。主动栅极保持机制防止了米勒效应引起的交叉传导，进一步增强了稳健性。

　　ISL85412是一款150mA同步降压稳压器，输入范围为3.5V至40V。它提供了一种易于使用、高效低BOM数的解决方案。ISL85412集成了高边和低边的NMOS场效应管，并具备PFM模式，在轻负载下可提高效率。如果需要强制PWM模式，可以禁用此功能。该部分默认的开关频率为700kHz。由于集成了两个NMOS器件并提供了内部配置，所以只需较少的外部元件，便能减少BOM数量和设计复杂性。ISL85412具有宽VIN范围和较少的BOM，可以为各种应用提供易于实现的设计解决方案，并具备卓越的性能。它适用于高电压工业应用，并为电池供电应用提供有效的解决方案。

　　ISL80505是一款单路输出低压差线性稳压器（LDO），能够在1.8V至6V的输入电压范围内提供高达500mA的输出电流。该LDO的输出电压调节范围为0.8V至5.5V。该产品系列采用BiCMOS工艺，能够提供出色的模拟性能和整体价值。

　　RJK0854DPB是一款适用于开关（电机驱动等）和负载开关应用的MOSFET，具有低导通电阻、高速开关和高鲁棒性。

　　RA4T1 MCU基于带有TrustZone?的100 MHz Arm? Cortex-M33?内核，为电机控制和逆变器控制功能提供优化的外设，具有小型32引脚QFN和LQFP封装选项，满足了高性能、成本敏感和空间受限应用的需求。此外，它还集成了多种通信接口，包括CAN FD、I3C、SCI和SPI，满足各种电机控制和消费类应用的所有连接需求。

　　RX26T微控制器是可在单芯片上实现磁场定向控制（FOC）双电机控制和功率因数校正（PFC）控制MCU产品。它搭载工作频率为120MHz的RX第三代CPU内核——RXv3，通过可实现120MHz读取操作的高速闪存和三角函数运算单元（TFUv2）实现超高计算性能。定时器功能支持120MHz PWM，模拟功能配备3单元12位A/D转换器。此外，它还搭载了保证振荡精度为±1.0%的HOCO、数据闪存、单端PGA和比较器等，有助于减少元件数量并节省空间。它还配备了用于设备之间高速通信的CAN FD和用于与传感器实现高速通信的I3C Basic，从而可以在更短的时间内传输更多的数据。

　　RX23E-A系列微控制器配备模拟前端，无需校准即可测量温度、压力、流量和重量，精度优于0.1%，是高精度传感、测试和测量设备的理想之选。其CPU配备RXv2内核，在DSP/FPU运行中表现卓越，可以单芯片实现高精度测量、控制和通信。


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　　近日，凭借卓越的技术支持能力、稳定可靠的交付表现以及深度高效的协同创新精神，瑞萨电子荣获上海繁易信息科技股份有限公司颁发的“战略合作伙伴”奖。瑞萨电子华东地区销售经理李庆谊代表公司出席了颁奖活动。　　▲左：上海繁易信息科技股份有限公司总经理 马学童　　▲右：瑞萨电子华东地区销售经理 李庆谊　　双方以中国工业4.0战略为指引，依托各自在工业自动化领域的核心优势，围绕多款关键产品开展了深度联合研发。合作贯穿从芯片选型、方案优化到量产落地的全链路，实现了高效协同。这一合作为上海繁易核心产品的高性能、高可靠性及快速量产交付，提供了关键的技术支撑与保障。　　此次荣获"战略合作伙伴"奖，既是上海繁易对瑞萨电子在技术创新、供货保证、质量管控与服务响应等综合实力的充分肯定，更是对双方长期以来建立的深厚互信与紧密合作关系的最佳印证，同时，也标志着双方在智能制造、工业自动化、工业传感器等核心领域的战略合作迈入全新发展阶段。　　瑞萨电子深耕工业自动化领域多年，凭借在微控制器、微处理器、电源及配套软件等方面的先进技术，已成为全球众多工业自动化厂商信赖的核心合作伙伴。
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瑞萨丨AI技术横向扩展——模拟技术纵深发展

　　由AI驱动的小工具往往基于漂移信号采取行动，无法意识到自身出现运行错误。它只是自信、精确地朝着错误的方向执行。没有精度的自信，算不上智能。这是一种隐患。　　系统接收的指令与物理世界中实际发生的情况之间的差距，只能由一样东西来弥合：其底层的模拟基础，而这一基础无处不在。　　AI已成为整个物理世界的运行层，嵌入了各类工厂、车辆、机器人、卫星和数据中心之中。AI技术已横向扩展，但在每个智能系统之下，都有一个让一切成为可能的基础。而这个基础就是模拟技术。　　当业界还在争论模型、参数和计算机架构时，信号层面正上演着一场更安静、却影响更深远的变革。每一个自主系统，无论其软件多么复杂，最终都必须感知现实世界、对其作出响应，并在其中采取行动。物理世界与数字世界之间的接口就是模拟技术，随着系统变得越来越智能，这一接口不仅在扩展，更在成倍增长。　　我所说的“信号链”，是指从传感器出发，经由模拟前端、转换、同步、供电和控制，直至模型实际接收数据的端到端路径。　　问题已不再是AI是否在边缘运行。问题在于其底层的模拟基础是否足够深厚，这不仅关乎系统的可靠性，更关乎其速度、精度以及能否达到应用所需的最高性能水平。　　模拟附着曲线　　为了理解这在实践中的含义，有必要为物理AI从原型走向量产时每次都会出现的模式进行命名。　　在物理AI所渗透的每个领域，都存在一种反复出现的模式。随着机器的能力、自主性、精确性和安全关键性不断提高，运行它们所需的模拟和混合信号内容并非线性增长，而是呈复合式增长。　　注：乘数因子表示方向性和示意性，用于展示曲线的形态。　　图1：模拟IC内容与自主性的关系　　如图1所示，随着自主性提升，模拟内容呈指数级增长：更多的传感器接口、更多的数据转换器、更多的电机控制通道、更多的电源轨，以及更严密的安全监控。　　人形机器人正是这条曲线最具说服力的体现。每一个手势、每一步骤、每一个决策，都可追溯到200个以上的模拟IC，它们涵盖了每个关节的电机控制、位置传感、扭矩和力反馈、电源管理，以及涵盖LiDAR、视觉、触觉、压力和阻抗的感知层。在指尖，毫米与毫秒决定了一次抓握能否成功，其架构在此再次复制。智能提升。信号链随之深化。在每一层，需求不仅在于信号是否足够可靠，更在于信号是否足够精确、足够快速且足够稳定，以支撑实际运行。　　图2：人形机器人各关节处电机控制所涉及的IC数量　　图3：人形机器人平台信号链解析图　　人形机器人的信号链在每个关节处重复出现：电机驱动与电流检测、位置反馈(编码器/旋转变压器)、扭矩/力反馈、本地电源管理以及高完整性通信——并延伸至指尖压力/阻抗传感，以确保稳定抓握。模拟技术并不逊色于AI。正是模拟技术让AI得以物理化。而瑞萨电子的端到端解决方案就是为了实现这一目标。　　为何缺乏纵深发展的横向扩展会失败　　工业环境在电气特性上非常“不友好”。温度波动、振动、电磁噪声以及长距离线缆传输都会降低信号质量，且软件事后无法进行补偿。一个在热应力下漂移半度的位置传感器不会触发错误标志，而是会产生一个错误的答案，而AI系统会据此充满信心地采取行动。　　这就是实验室中表现良好的AI与现场实际运行的AI之间的差距。　　弥合这一差距所需要的不仅仅是元器件，更需要一种端到端的信号架构——其中传感、控制、供电和连接经过精心设计，作为一个整体系统协同工作，而非事后拼凑而成。　　在物理AI中，精度并非单一的技术指标，而是系统的固有属性。其体现在校准、时序、电源完整性以及具备故障感知能力的控制之中。　　未来十年　　最终胜出的系统不会是拥有最大模型的系统，而是那些在现实世界中，能够战胜温度、振动、延迟、噪声、功耗预算、安全约束以及长生命周期等种种挑战，提供最可靠性能的系统。　　这不是一个软件问题，而是一个信号链问题。若您正在构建物理AI，请将模拟技术视为一个首要的设计要素：尽早规划架构，明确分配预算，并将感知、控制、供电和连接作为一个整体系统进行工程设计，而非一堆零部件的堆砌。　　关键要点　　随着自主性增强，模拟与混合信号的深度呈复合式增长——性能、精度和可靠性成为决定性因素，而不仅仅是模型规模的大小。　　现场环境会因漂移、电磁干扰、振动和线缆损耗导致系统故障——上游信号完整性误差往往表现为“自信满满”的AI所造成的失误。　　成功的架构需要将传感、控制、供电和连接作为一个经过工程化设计的信号系统——在设计早期便整体规划，明确分配预算，并面向现实世界而构建。　　AI正在横向扩展。胜出者则在纵深发展。这场竞赛已然拉开帷幕。
2026-05-28 10:12 阅读量：385
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