五款最受欢迎的国内外高性能MCU及应用案例梳理

发布时间:2024-06-13 阅读量:589 来源: 我爱方案网 作者: bebop

在MCU市场中,汽车电气化提升、IoT加速渗透、家电智能变频化需求提升、可穿戴设备快速迭代、工控领域稳定增长持续拉动MCU行业快速成长(以车用MCU为例,2020年-2023年全球市场复合增速为7.7%,至2025年预计市场空间81亿美金)。 

车载电子、光伏储能和工业电机控制等需要更高性能MCU的场景兴起,对MCU的运算速度、接口数量和支持的存储空间提出了更高要求。

因此,未来高性能MCU产品的提升方向主要集中在六个维度:
1.更强计算性能:MCU朝着500Mhz主频,MPU增加更多处理器内核;
2.更多无线连接功能:集成更多射频模块
3.高能效比,低功耗:集成模拟芯片,以及低功耗模拟外设
4.硬件加速器的持续加持:算法与工具的高度集成
5.安全性:提高抗干扰能力以及安全性
6.性价比:降低成本
以下为我爱方案网统计的五款国内外主流MCU产品及对应的应用案例,这些来自知名厂商的MCU和应用方案,不仅类型丰富且各具优势,是工程师设计相关应用的优中之选。

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1.德州仪器(TI) MSPM0G1507(排名不分先后顺序)

MSPM0G1507是一款功能强大、应用广泛的数字信号处理器芯片,适用于机器人控制、智能家居控制、工业自动化控制等应用。

技术参数:
- 内置ARM Cortex-M4F处理器,主频最高可达300MHz
- 内置DSP加速器,支持浮点运算和定点运算
- 支持多种通信接口,包括SPI、I2C、UART、USB等
- 支持多种外设,包括ADC、DAC、PWM、GPIO等
- 工作电压范围为1.71V至3.6V,功耗低,适合电池供电的应用
应用案例:

无刷直流电机逆变器

该案例是一款 60mm x 60mm 紧凑型驱动器,无需散热器(利用自然对流)即可在 20kHz 开关频率下提供 33ARMS 持续电流,从而实现基于传感器的梯形控制。

方案特性
  • 适用于 BLDC 电机的 600W 驱动器,支持基于传感器的梯形控制
  • PCB 外形小巧:60mm × 60mm
  • 工作电压范围为 5V 至 21V
  • 支持高达 33ARMS 的持续绕组电流
  • 在 18V 和 600W 下进行 20kHz 单极梯形控制时可实现高效率

2.中微半导体CMS32M65xx
CMS32M65xx系列MCU是中微半导体电机控制产品线主力产品,被广泛应用于空气净化器、落地扇、油烟机、吸尘器、高速吹风筒、高压水泵、三相服务器风扇、单相风机、筋膜枪、电钻、扳手等典型电机控制领域。
应用案例:电钻解决方案
方案优势:
> 内置12位ADC,多路运放,PGA,N+N驱动,精简外围电路
> 优化的无感启动算法,100%启动成功
> AD比较器联动机制,更低的运行速度,更准确的高速换向,效率更高
> 低速持续输出大扭矩,堵转时仍能保持最大扭矩持续输出
> 具备电量指示、故障指示、高低档切换、反转零扭矩自停、正反转切换、工作照明、电池温度检测功能
> 具备输入过欠压保护、过流保护,过温保护、相间短路保护、缺相保护、堵转等保护功能
3.小华半导体HC32M120系列

小华半导体HC32M120系列芯片是基于ARM Cortex-M0+ 32-bit RISC CPU,工作频率48MHz的高性能MCU,集成了片上存储器,包括32KB的Flash,4KB的SRAM。支持宽电压范围(2.7-5.5V)、宽温度范围(-40-105℃)和低功耗模式,可应用于冰箱、空调、洗衣机、小家电、风机、风筒等领域。


应用案例:

电动自行车

方案简介:电动自行车电驱控制板方案以HC32M120为主控芯片,同MOS、Gate_Drivers、LDO及其他外围电路构成。主要功能:EBS、能量回馈、HDC、霍尔修复、相序自识别、一线通、三速、GB_25KM、1:1电动助力等。
方案特点:
48MHz主频、2个独立OPA、高速ADC、电机专用TIMER、温度范围:-40℃~105℃
丰富的基础函数库、SVPWM系统、电机专用控制库模块
FOC控制系统优势(正弦电流、转矩平稳、低噪音)
平地/坡道/溜坡/滑行/带载启动优势(启动转矩大、重载启动高可靠)
客制化控制流程优势(丰富的模块化电机库)
完善的系统保护功能(过流、过压、欠压、堵转、飞车、短路等保护)
4.先楫HPM5300
HPM5300是针对电机控制领域推出的高性能RISC-V架构MCU,主频480MHz,能快速响应PLC控制信号,并专门配置了运动处理单元,可提供位置预测和运动轨迹规划功能,支持双精度浮点运算及强大的 DSP 扩展,广泛应用于工业自动化中的编码器和伺服驱动器,新能源中的微型逆变器,汽车电子中的 IMU、ECU 和汽车座椅门控模块等产品中。
HPM5300 系列支持各类位置传感器,包括光电式、磁感应和旋转变压器,同时提供灵活的编码器输入输出,兼容总线型、模拟类和脉冲型,匹配增量和绝对编码器各种输入输出信号形式,信号转化灵活、效率高。HPM5300 系列可支持市面上主流的各类型编码器通讯协议,如多摩川,BISS-C、ENDAT、HIPERFACE 等。
应用案例:编码器

磁编码器方案



方案特点:


  • 分辨率:17b

  • 支持最高转速:6000RPM

  • 支持增益偏差校正

  • 支持温漂补偿

  • 支持掉电多圈保存

  • 支持Offset校正


5.瑞萨RA8T1 MCU
RA8T1微控制器(MCU)可满足工业、楼宇自动化,以及智能家居等应用中常见的电机、电源和其它产品的实时控制要求。
性能方面,RA8T1产品主频480 MHz,具有先进的PWM定时功能,如三相互补输出、0%和100%占空比输出功能、双缓冲比较匹配寄存器,和五种相位计数模式。其模拟功能包括12位ADC、12位DAC,以及用于电压和电流测量及过流保护的高速比较器。RA8T1 MCU还带来多种通信功能,包括SCI、SPI、I2C/I3C、CAN/CAN-FD、以太网和USB-FS。当检测到异常时,RA8T1 MCU提供端口输出关断功能。

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