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MC03x性價比之王服務器風機方案評測

2023-06-25
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本帖最后由 AaronPMSM 于 2022-12-16 14:52 編輯 #申請原創(chuàng)# 最近想找個國內(nèi)的芯片來開發(fā)服務器風機的方案，由于這種方案非常在意成本與方案集成度，在業(yè)內(nèi)咨詢了一下，最近有什么電機驅(qū)動MCU比較火，比較適

本帖最后由 AaronPMSM 于 2022-12-16 14:52 編輯

#申請原創(chuàng)#
最近想找個國內(nèi)的芯片來開發(fā)服務器風機的方案，由于這種方案非常在意成本與方案集成度，在業(yè)內(nèi)咨詢了一下，最近有什么電機驅(qū)動MCU比較火，比較適合拿來開發(fā)，在網(wǎng)上搜到了這個文宣”凌鷗引領(lǐng)黑科技：20萬高轉(zhuǎn)速、高集成、小封裝，性價比之王”，資料研究后，發(fā)現(xiàn)剛好具備了服務器風機需要的特性，高轉(zhuǎn)速、高集成、與價格優(yōu)勢，進一步的深入的研究一下此產(chǎn)品，參考了一下產(chǎn)品的roadmap如下圖。

經(jīng)過諮詢代理商后，得知性價比之王就是里面的MC03X了，看了下一些比較看重的規(guī)格如下列

48MHz 32 位 Cortex-M0 內(nèi)核，硬件除法協(xié)處理器。
32kB flash，帶 flash 防竊密功能，4kB RAM。
內(nèi)置 4MHz 高精度 RC 時鐘，全溫度范圍精度 ±1%。
集成 2 路 OPA，可設置為差分 PGA 模式，集成兩路比較器，集成LDO。
集成 1 路 12bit SAR ADC，1.2Msps 采樣及轉(zhuǎn)換速率，共 11 通道。
雙N預驅(qū)或P+N預驅(qū)兩種可選。

過去在服務器風機這個行業(yè)做了一些方案，也采了不少坑，來依序分析一下這些規(guī)格其中的亮點。

高精度RC時鐘全溫度范圍精度 ±1%相當重要，因為服務器風機行業(yè)要求轉(zhuǎn)速精準度，但因為成本因素又不能使用外部晶振，通常都只能使用內(nèi)部晶振，國內(nèi)能夠做到全溫度范圍精度±1%。算是行業(yè)內(nèi)相當靠前的了。
集成OPA、DAC、LDO、比較器，因服務器風機行業(yè)，有使用無感方波與無感FOC方案，所以都需要以上幾種外部器件，看起來凌鷗這個配置是有考慮到行業(yè)應用才有此設計，可以大幅度的精減外部器件，布板起來也方便些。
可選雙N預驅(qū)或P+N預驅(qū)，在服務器風機上，以前常遇到有些客戶想要用雙N MOSFET，有些人想要用P+N MOSFET，MC03X系列看來都有包含，所以此產(chǎn)品很適合用來做系列產(chǎn)品平臺開發(fā)。

代理商也提供了我一片MC034DO開發(fā)板以及無感FOC與無感方波方案例程，接下來我分別實測無感方波與無感FOC方案性能。

MC034DO開發(fā)板

無感方波方案評測

研究了一下此方案的線路圖，又發(fā)現(xiàn)一個新的設計巧思如下圖，已經(jīng)把無感方波常用到的反電勢中性點線路，直接內(nèi)含到芯片內(nèi)，并且已經(jīng)與比較器外設做連結(jié)。又進一步的可以精簡外圍器件。

此無感方波方案分成兩種驅(qū)動模式，模式1: 120度六步方波驅(qū)動，與模式2: 150度十二步方波驅(qū)動。依照方案的介紹150度方波驅(qū)動在震動噪音表現(xiàn)上會好一點，電壓利用率也高點，凌鷗的十二步方波驅(qū)動是可調(diào)整的，可從135度調(diào)整到150度，下面是實測的波型，量測三相UVW驅(qū)動電壓與U相電流，使用相同的12服務器風機，分別都跑到最大占空比后，的確150度的轉(zhuǎn)速是最高的，代表有較高的電壓利用率，至于電流上，可以看的出來十二步方波的電流正弦度比六步方波好，在直觀聽覺與手感上，分不出來有降低震動跟噪音，應該需要量測儀器才能分出來，但從波形來判斷，電流更近似弦波的十二步方波控制會有較佳的震動噪音表現(xiàn)。

六步方波與十二步方波運轉(zhuǎn)波型

另外還有一個特點，DAC、比較器、PWM三個外設搭配，可以做到硬件式的逐周期限流保護，這個特點在一般的MCU芯片上并不常見。限流點設置在3.5A，從波型可看出達到限流點，PWM立即的關(guān)斷一周期，可由藍色的電流波型搭配黃色電壓驅(qū)動波型可以觀察出來，這種方式比軟件限流的方式更加即時且精準。