作者：英飞凌科技张娜 吕伟嘉 时立中

摘要：随着科技的发展，空调日渐普及，但是吊扇依旧受到众多消费者的青睐。英飞凌的永磁同步电机吊扇解决方案由非隔离的15 V、700 mA高压（HV）降压转换器ICE5BR2280BZ和单片集成NPN型电压调节器TLE4284供电，采用IM241系列CIPOS^TM Micro IPM作为驱动。XMC系列的XMC1302微控制器用于永磁同步电机（PMSM）无传感器磁场定向控制（FOC），整套吊扇方案具有高性能和灵活性的特点。此方案还可用于其他各式风扇，如立式、台式、空调室内室外风扇等。

1引言

在空调如此普及的今天，选择更节能环保、舒适温和的吊扇来调节空气温度和环境舒适性仍然是许多人的选择。基于英飞凌XMC1302-T038X0032微控制器的吊扇解决方案，采用了英飞凌旗下先进的功率器件和电机控制技术，针对吊扇使用的PMSM电机进行无位置传感器控制，正弦波驱动使得吊扇旋转时非常安静，该方案可帮助用户加速产品设计。

2 方案介绍

该吊扇解决方案是一种三电阻无传感器FOC的PMSM电机控制吊扇解决方案，系统框图如图1所示。该方案旨在提供一种高效、稳健的吊扇解决方案，使电机平稳快速地启动至最大速度。

图1  基于XMC1302的吊扇解决方案系统框图

方案采用非隔离的15 V、700 mA高压（HV）降压转换器ICE5BR2280BZ^[1]和单片集成NPN型电压调节器TLE4284^[2]供电，用于提供15V和5V作为辅助电源输出。采用第五代固定频率功率集成电路CIPOSTM Micro IPM IM241^[3]作为驱动。15V供给IM241，5V供给主控芯片XMC1302。英飞凌XMC1302是一款高性能32位ARM芯片，Cortex-M0内核，1.8-5.5V供电，无需晶振和复位电路，适用于电机驱动、汽车电子领域^[4]。5V供电相比与3.3V供电，IO口抗干扰能力强，这一点在汽车电子、工业电子领域更有优势。XMC1302内核工作频率为32MHz，外设工作频率为64MHz，内部带增益的ADC可进行电流检测和保护，CCU8输出6路PWM波至功率模块芯片IM241。算法采用无传感器FOC控制，三电阻采样，以提供速度和角度的准确估计，同时减少部件数量。

该方案采用载波频率16KHz，支持速度、电流闭环控制，弱磁控制模式。非静止启动功能使吊扇即使在最初因外力而反向转动时也能正常旋转。方案还集成了多种保护，如硬件和软件过流保护、过压和欠压保护，以及缺相和堵转检测。发生故障后，一旦故障被清除，系统将尝试重新启动并恢复到上一个速度状态。算法响应速度快，参数配置简单，可直接闭环启动。图2为该方案的连接图。图3为正常运行的相电流波形图。图4为逆风启动的相电流波形。

图2  基于XMC1302的吊扇解决方案

图3  相电流波形图

图4 逆风启动相电流波形图

3 主控芯片XMC1302用于电机控制的外设

FOC控制框图如图5所示，其中包括：①坐标变换，包括Clarke/Park变换和Clare/ Park逆变换②位置和速度估计算法③PI控制，包括两个电流（d/q轴电流）PI环路和一个速度PI环路④SVPWM模块。

图5  FOC控制框图

从图5中我们可以看到，无感FOC控制要用到Clarke变换，Park变换、Clarke/Park逆变换、位置估算等算法。XMC1302是英飞凌专门为电机控制而设计的MCU，集成了专门针对电机应用优化的外设集，支持中低端电机常见的各种控制方式，它具有适合无感FOC控制的相关外设和亮点：

3.1 MATH协处理器

XMC1302中集成一个MATH协处理器，它完全独立于CPU，工作在PCLK（64MHz）时钟下。MATH协处理包含了一个32位的DIVIDER和一个24位的CORDIC。DIVIDER单元实现32bit有符号/无符号除法。CORDIC单元实现24bit三角函数运算。DIVIDER和CORDIC单元可并行工作，该模块减轻了CPU的负荷，对于实现无感FOC控制算法提供了良好的支持。

图6  MATH协处理器

3.2 带有片上可调增益的12位VADC

XMC1302的多功能模/数转换器(VAD),包含一个按逐次逼近原理(SAR)工作的独立内核。其分辨率是从8位到12位可编程的。ADC每个通道的采样单元内置模拟放大，增益可调，可选1,3,6,12倍放大，可以省掉外部运放。XMC1302的ADC具有双采样保持单元，双通道可以同时采样。具体到实际应用中，就是两路电流可以同步采样，这对提高控制实时性能是极有好处的。ADC具有limit checking功能，当ADC转换结果落到指定区间内就会自动触发中断请求，而这个指定区间的门限是可以自由设定的。这就省掉了软件处理ADC转换结果并比较，提高了处理速度。

3.3 可输出PWM进行三相逆变器控制的CCU8单元

XMC1302的Capture/Compare Unit8由4个16位的定时器组成，每个16位的定时器都有定时、比较和捕捉的功能，这4个通道是完全独立的，有各自的分频器，可以独立工作。每个通道可以产生2对互补PWM，并可插入死区时间以防止开关短路，每对PWM波形的上升沿死区时间和下降沿死区时间可以分别产生。还可输出非对称的互补PWM。定时器的运行可以由软件触发，或用内部信号触发，或由外部引脚触发。定时器的中断也可以触发ADC等其它外设。这些特性使它的应用非常灵活，能满足各种需求，尤其是电机控制的需求。

3.4 模拟比较器ACMP

XMC1302内置三个高速模拟比较器(ACMP)，用于比较两个模拟输入电压。ACMP的输出反应非常快，延迟时间在25ns。它的输入电压偏差也非常小，只有3mv左右。这些特性都使它非常适合数字电源和电机控制的应用，模拟比较器的内部滤波器可以进行2n-10ns的滤波。最终比较器的输出可以输出到CPU的NVIC产生中断，也可以输出到CCU8，当作它们的外部触发事件。

随着人们的需求不断变化，吊扇的功能也呈现多样化，比如带LED彩灯控制的吊扇，XMC1302内部的BCCU可实现指数调光，并能够避免低频闪烁，使光线更加柔和自然。在此解决方案基础上可以进一步扩展，增加LED灯控功能。

4 结语

基于XMC1302的无感磁场定向控制（FOC）吊扇解决方案，专门针对吊扇、风机类应用的评估和开发而设计。XMC1302能较好实现无位置传感器控制算法，芯片有TSSOP38和QFN24封装，非常适合吊扇电路板的空间设计。该方案可为相关应用的用户提供初步的硬件测试平台和参考代码，同时英飞凌提供详细的设计文档，旨在缩短用户的学习、设计周期，加快开发进程。

参考文献

[1]Infineon. Datasheet of Fixed-frequency 800 V / 950 V CoolSET™ https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-ICE5xRxxxxxZ-DataSheet-v01_10-EN.pdf?fileId=8ac78c8c7f2a768a017f8bce00aa6605  2022-07-19.

[2]Infineon. Datasheet of TLE4284 https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-TLE4284-DS-v02_10-EN.pdf?fileId=5546d46258fc0bc101595f854dfc1f60 2007-03-20

[3]Infineon. Datasheet of CIPOS™ Micro IPM 600 V, 2 A https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IM241_Series_2A-DataSheet-v01_06-EN.pdf?fileId=8ac78c8c81ae03fc0181f110b5c77f8e 2022-06-26

Infineon. Datasheet of XMC1300 AB-Step https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-xmc1300_AB-DS-v02_00-EN.pdf?fileId=5546d4624a0bf290014a4bdb073c25c6 2017-10                 

Analog Devices和菲尼克斯电气共探能源转型，智能科技撬动绿色地球

提供超丰富半导体和电子元器件™的业界知名新品引入 (NPI) 代理商贸泽电子 (Mouser Electronics)宣布，“2024贸泽与你大咖说”系列直播将于10月26日14:00-17:00隆重上线。本期活动特别邀请到来自Analog Devices和菲尼克斯电气的资深技术专家，围绕“能源转型，智能科技撬动绿色地球”主题，探讨新时代能源发展的技术变化和应用解决方案，共同打造绿色美好未来。

贸泽电子亚太区市场及商务拓展副总裁田吉平女士表示：“在全球迈向碳达峰和碳中和的趋势下，清洁能源的发展与能源结构的优化已成为各国关注的焦点。清洁能源不仅推动地球的绿色发展，也为电子信息产业带来新的机遇。智能技术的进步加速了清洁能源与各行业的深度融合，形成高效互联的绿色网络。在本次活动中，贸泽电子将与Analog Devices和菲尼克斯电气合作，围绕新能源市场、技术演进及应用发展等多个主题展开讨论，探索能源转型的关键点，激发设计灵感，助力绿色能源的可持续发展。”

随着智能技术的迅速发展，智能化、数字化、网络化正在全面渗透能源行业，无论是太阳能光伏板的智能追踪与效率优化，高效的电池储能技术，还是风力发电机的智能预测与维护，都使得能源的生产和分配管理变得更高效、合理。本次直播将重点探讨能源转型中的前沿技术，深入分析中国新能源市场、分布式光伏、新能源产品应用、智能管理方案以及绿色能源的发展方向等。旨在帮助工程师以多角度了解新时代能源产业和技术趋势，加速构建绿色、可持续的未来。

“贸泽与你大咖说”是贸泽2020 年上线的系列技术访谈栏目，重点聚焦最新产业发展，每一期特邀来自国际知名半导体及电子元器件厂商及行业大咖以圆桌探讨的形式在线解读最新应用趋势与创新解决方案。欲了解本期活动的更多信息，请访问贸泽B站官方账号或点击进入：https://www.mouser.cn/tech-talk/ 。

作为全球授权代理商，贸泽电子库存有丰富的半导体、电子元器件以及工业自动化产品。贸泽旨在为客户供应全面认证的原厂产品，并提供全方位的制造商可追溯性。为帮助客户加速设计，贸泽网站提供了丰富的技术资源库，包括技术资源中心、产品数据手册、供应商特定参考设计、应用笔记、技术设计信息、设计工具以及其他有用的信息。

工程师还可以一键订阅免费的贸泽电子报，及时了解业界新品动态和资讯。在订阅贸泽的电子报时，我们可以根据您不断变化的具体项目需求来提供相关的新闻报道和参考信息。贸泽充分尊重用户的权利，让您能自由掌控想要接收的内容。欢迎登陆https://sub.info.mouser.com/subscriber-sc 注册，及时掌握新兴技术、行业趋势及更多资讯。

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AMD Alveo UL3422 加速卡为高频交易员在争夺最快交易执行的竞争中提供了优势，同时降低了进入门槛

2024 年 10 月 14 日，加利福尼亚州圣克拉拉 — AMD（超威，纳斯达克股票代码：AMD）今日宣布推出 AMD Alveo™ UL3422 加速卡，这是其创纪录的加速卡系列¹的最新成员，专为超低时延电子交易应用而设计。AMD Alveo UL3422 为交易商、做市商和金融机构提供了一款针对机架空间和成本进行优化的纤薄型加速卡，旨在快速部署到各种服务器中。

Alveo UL3422 加速卡由 AMD Virtex™ UltraScale+™ FPGA 提供支持，其采用新颖的收发器架构，具备硬化且经过优化的网络连接核，专为高速交易定制打造。它可实现超低时延交易执行，达到低于 3 纳秒的 FPGA 收发器时延和突破性的“tick-to-trade”性能，这是标准现成 FPGA 无法实现的¹。

AMD 公司副总裁兼自适应计算事业部总经理 Yousef Khalilollahi 表示：“在竞争日益激烈的高速交易领域，速度是终极优势。Alveo UL3422 卡提供了更低成本的切入点，同时仍可提供尖端的时延性能，使其能够为希望在超低时延交易领域保持竞争力的各种规模的公司所采用。”

新款纤薄尺寸规格，实现具性价比部署

Alveo UL3422 加速卡采用纤薄的全高、半长（ FHHL ）尺寸规格封装，旨在适用于各种服务器和共置交换数据中心。

与前代产品相比，Alveo UL3422 加速卡减少了端口密度、板载内存和连接选项，但依然采用相同的 AMD Virtex UltraScale+ VU2P FPGA 来实现超低时延。

因此，Alveo UL3422 以现有 Alveo UL3524 加速卡一半的尺寸提供了同等性能，后者保持着当前 STAC-T0 基准测试 tick-to-trade 性能世界纪录¹。Alveo UL3422 纤薄的全高半长尺寸规格令金融机构能够具性价比地优化计算密度和机架空间。

生态系统解决方案与快捷交易路径

Alveo UL3422 加速卡旨在通过利用可用的基础设施生态系统解决方案和参考设计来实现快速部署，从而为交易开发人员提供快速完成设计并投入市场所需的优势。

其由不断壮大的生态系统合作伙伴解决方案网络提供支持，这些解决方案提供 IP 和开发框架，以实现交易解决方案的快速实施。

• Exegy 是一家端到端前台交易解决方案提供商，通过其开发框架（ nxFramework ）支持 AMD Alveo UL3422 卡。nxFramework 是一种硬件和软件开发环境，旨在为金融行业高效构建和维护超低时延 FPGA 应用。

• Hypertec 是一家面向金融服务行业的硬件、云和增值解决方案提供商，与 AMD 密切合作。该公司的 HF X410R-G6 服务器经过认证，可支持 Alveo UL3422 加速卡，使其成为首款针对此卡进行全面优化的 1U 服务器。

• Xelera Technologies 是一家面向高速网络技术和机器学习（ ML ）应用的软件提供商， 与 AMD 合作助力应对高频交易中机器学习算法的时延缺陷。借助 Xelera Silva，用户可以利用实时的、基于机器学习的交易决策，同时还能使用 XGBoost、LightGBM、CatBoost 以及其他高级模型。

Alveo UL3422 采用 AMD Vivado™ 设计套件支持传统 FPGA 流程，并附带一套参考设计和性能基准，使 FPGA 设计人员能够快速探索关键指标并根据规范制定定制交易策略。

AMD 还为开发人员提供了开源且受到社区支持的 FINN 开发框架，令低时延 AI 模型能够部署到高性能交易系统中。FINN 项目采用 PyTorch 和神经网络量化技术，旨在缩小 AI 模型尺寸的同时保持准确性。FINN 编译器可生成能与 AMD FPGA 共同使用的量化神经网络（ QNN ）硬件 IP 块。

AMD Alveo UL3422 加速卡目前已上市，面向全球金融服务客户量产出货。

相关资源

• 进一步了解 Alveo UL3422 加速卡

关于 AMD

在超过五十年的历史中，AMD引领了高性能运算、图形，以及可视化技术方面的创新。全球数以亿计的人们、领先的500强公司，以及尖端科学研究机构都依靠AMD技术来改善他们的生活、工作以及娱乐。AMD员工致力于打造领先的高性能和自适应产品，努力拓宽技术的极限。成就今日，启迪未来。更多信息，敬请访问AMD公司（NASDAQ：AMD）官网http://www.amd.com.cn/ ，关注AMD官方微信：AMDChina，关注AMD官方微博@AMD中国。

新存储器兼备串行闪存的读取速度与EEPROM的字节级写操作灵活性，实现真正的两全其美

意法半导体的 Page EEPROM兼备EEPROM存储技术的能效和耐用性与闪存的存储容量和读写速度，为面临极端尺寸和功率限制的应用场景提供了一个混合存储器。

嵌入式系统需要支持日益复杂的先进功能，运行数据密集型的边缘 AI 算法，意法半导体的新存储器可以满足嵌入式应用对存储容量的日益增长的需求。例如，在耳背式助听器中，Page EEPROM可以降低物料清单成本，让助听器变得更纤薄，佩戴更舒适。

除了可穿戴设备外，Page EEPROM 还是医疗设备、资产追踪器、电动自行车以及其他工业和消费产品等应用的理想选择。意法半导体 EEPROM 产品线经理 Philippe Ganivet 表示：“智能边缘技术发展迅速，正在深刻改变市场对嵌入式存储器的容量、性能和功耗的需求。我们的新 Page EEPROM是一个非常好的超低功耗存储器，是电池供电的远程物联网模块微控制器的理想搭档。”

BitFlip Engineering公司是新系列存储器芯片的首批用户，该公司的业主 Patrick Kusbel表示：“ST的Page EEPROM是一个真正地实现了两全其美的的非易失性存储器解决方案，当我们在开发新一代旗舰系列产品时，包括 GPS 追踪器、物联网设备，以及其他的所有的需要高性能、高可靠性、小尺寸和低功耗的设计，新系列存储器让我们能够实现预设的大目标。M95P的读取速度是我们以前用的存储器的50 倍，而功耗却只有十分之一，产品可靠性提高了四倍，可擦写次数达到50万次，而我们以前用的产品的耐擦写能力只有10万次，这是一个颠覆性的改变。”

意法半导体Page EEPROM系列的容量分为8Mbit、16Mbit 和 32Mbit，大大高于标准 EEPROM产品的存储容量。嵌入式智能页面管理允许进行字节级写操作，适合数据记录等数据处理，同时还支持页面/扇区/块擦除和高达 512 字节的页面写操作，可以高效处理固件无线 (OTA) 更新需求。新系列存储器还允许进行缓存载入操作，同时向多个页面写入数据，以缩短在生产线上安装软件的时间。320 Mbit/s 的数据读取速度大约是标准 EEPROM 的16 倍，而 50万次耐擦写能力是传统串行闪存的几倍。

Page EEPROM还具有新颖的峰值电流控制功能，可最大限度地降低电源噪声，延长电池供电设备的续航时间。写入电流低于许多传统 EEPROM，并且还有深度断电模式和快速唤醒功能，可将工作电流降至 1µA 以下。

新系列产品的数据保存期长达100 年，并享受意法半导体10年产品寿命保障计划，保证该系列产品长期供货。

X-NUCLEO-PGEEZ1扩展板和 X-CUBE-EEPRMA1 软件包现已上市，供用户可学习如何与 Page EEPROM交互，如何使用该系列产品设计开发应用。在软件包中有一个展示如何测试该存储器的混合架构，快速构建概念验证的演示应用程序。

M95P08、M95P16 和 M95P32 Page EEPROM 现已投产。X-NUCLEO-PGEEZ1现已在意法半导体网站eSTore上架开售。

详情访问www.st.com/page-eeprom。

关于意法半导体

意法半导体拥有5万名半导体技术的创造者和创新者，掌握半导体供应链和先进的制造设备。作为一家半导体垂直整合制造商(IDM)，意法半导体与二十多万家客户、成千上万名合作伙伴一起研发产品和解决方案，共同构建生态系统，帮助他们更好地应对各种挑战和新机遇，满足世界对可持续发展的更高需求。意法半导体的技术让人们的出行更智能，让电源和能源管理更高效，让云连接的自主化设备应用更广泛。意法半导体承诺将于2027年实现碳中和(在范围1和2内完全实现碳中和，在范围3内部分实现碳中和)。详情请浏览意法半导体公司网站：www.st.com.cn。