Xilinx推出業(yè)內(nèi)第一個PFM電機控制方案

　　日前消費類和低端工業(yè)電機控制設(shè)備市場主要采用的還是基于PWM算法的電機控制方案，而且主要基于mcu和DSP平臺，但這些用PWM算法實現(xiàn)的電機控制方案都有一個很大的不足，即PWM電機控制方案的輸出端波形有很多高值諧波，這就不可避免地帶來難以解決的EMI問題，其次PWM電機控制方案還有能效不夠高和時延較長的問題。

　　PWM電機控制方案的這些缺點促使業(yè)界研究更先進的PFM控制算法，PFM電機控制方案可有效地消除這些高值諧波，大大地減少了EMI問題，從而在理論上可節(jié)省很多EMI消除措施帶來的額外成本。

　　今天很多大學和研究機構(gòu)都發(fā)表了不少關(guān)于如何用PFM算法實現(xiàn)更好電機控制的學術(shù)論文，但遺憾的是，由于電機控制的復雜性，至今沒有一家供應(yīng)商開發(fā)出基于PFM算法的電機控制方案。

　　令人意想不到的是，今天Xilinx在FPGA平臺上實現(xiàn)了PFM電機控制方案，并在最近的深圳工業(yè)與嵌入式應(yīng)用展上首次對外展示了采用PFM算法實現(xiàn)的電機控制板。PFM在理論上是一種比PWM更好的電機控制算法，因為它可以實現(xiàn)更高的能效和更低的EMI。

　　Xilinx獨家開發(fā)出的PFM電機控制平臺

　　Xilinx新興業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃文杰指出：“Xilinx歐洲電機控制專家會同第三方合作伙伴率先在業(yè)內(nèi)實現(xiàn)了基于PFM算法的電機控制方案。理論上我們應(yīng)該是業(yè)內(nèi)第一家實現(xiàn)PFM電機控制方案的供應(yīng)商，因為我們已經(jīng)在申請專利，現(xiàn)在正在審批過程之中。”

　　Xilinx新興業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃文杰

　　他說，由于很多電機應(yīng)用設(shè)備都需要通過EMI測試和認證，因此如果采用PWM電機控制方案，設(shè)備制造商就必須要采用很多其他措施來解決EMI問題，而這意味著要增加很多成本。但如果這些電機設(shè)備供應(yīng)商采用我們的PFM電機控制方案，他們就可以省掉這些成本。

　　此外，基于FPGA平臺的電機控制方案還可以將電機控制的時延做得更小和更精準，這也意味著可以將電機的能效做得更高，從而使電機設(shè)備的附加值或差異化優(yōu)勢就更大。今天市場上很多基于MCU和DSP平臺的電機控制解決方案雖然有成本更低的優(yōu)勢，但它們都無法提供更省電和低時延的解決方案。

　　這一因素也推動一些高端電機設(shè)備制造商希望FPGA供應(yīng)商能夠提供時延更短、更精確的電機控制方案，以幫助他們實現(xiàn)產(chǎn)品的差異化特色。

　　“目前業(yè)內(nèi)通常用MCU實現(xiàn)的電機控制方案一般有40-50us的延時，用DSP實現(xiàn)的電機控制方案一般也要20-30us的延時。”黃文杰表示，“如果用Spantan-6 FPGA來實現(xiàn)電機控制的話，最低時延可降低到2.5us。此外，由于MCU和DSP都是串行運算機制，如果用它們來控制4或8個電機時，最長時延就會增加4倍或8倍，而FPGA是并行計算機制，不管用它控制多少個電機，每個電機的時延都是一樣的，都可做到2.5us。”

　　他補充道，即便單純從單板購買成本上講，如果要同時控制的電機數(shù)量超過8個，那么用FPGA來實現(xiàn)控制性價比是比較有優(yōu)勢的。事實上，Xilinx爭取的電機控制市場也就是那些對性能要求比較高的多電機應(yīng)用場合。

　　電機是今天最耗電的設(shè)備，66%的電網(wǎng)電力都消耗在電機上，如果電機控制的好，那么在電機上省下來的錢就遠遠不是控制芯片價錢的數(shù)量級。而且電機壽命取決于控制方法，如果控制得好，那么電機的壽命就會延長。

　　黃文杰表示，我們一個客戶買的電機壽命是10萬小時，但實際使用壽命為12萬小時，這有效幫助他降低了維護和運營成本，因為更換電機常常意味著生產(chǎn)線要停下來。這也是為什么今天的高端電機設(shè)備制造商都在尋找更高端電機控制方案的背后原因。

　　目前只有Xilinx獨家提供基于PFM算法的電機控制方案，黃文杰表示：“目前該技術(shù)還沒有分享給我們的分銷商伙伴，如科通和安富利，未來我們會把PFM電機控制方案從Spantan-6 FPGA平臺移植到ZYNQ-7000 FPGA平臺上。”