CH32M007K8U7:集成48V三相预驱的RISC-V电机MCU

CH32M007K8U7是一款基于青稞RISC-V内核的工业级电机专用微控制器,内置48V三相双N预驱、自举二极管及高压LDO,适用于三相无刷直流电机的栅极驱动。芯片支持48MHz系统主频和单线调试,集成了12位ADC、运放、电压比较器等模拟外设,以及多组定时器和通信接口,可用于有感定位、ADC采样或比较器无感定位、单电阻或双电阻采样等电机方案。

内核与存储

内核采用青稞32位RISC-V2C,支持RV32EmC指令集,带有快速可编程中断控制器和硬件中断堆栈,支持2级中断嵌套。系统主频最高48MHz,支持串行单线或双线调试接口。

存储方面,芯片内置8KB SRAM用于数据存放,62KB CodeFlash用于用户应用程序和常量数据,另有256B系统非易失配置信息区和256B用户自定义信息区。系统存储区包含自举加载程序,可通过工具与用户区配合使用。

电源管理与三相预驱

CH32V007部分系统供电VDD范围为2.0~5.5V,使用ADC时建议不低于2.4V。CH32M007K8U7支持额定6~48V供电,内部高压调节器在VCC12V引脚产生栅极驱动电源,为低侧驱动器和低压调节器供电。内部低压调节器输出VDD,额定5V,需外接至少4.7uF电容,建议10uF。对于低于16V的应用,VHV可短接VCC12V以关闭高压调节器。

三相半桥驱动器集成3个独立半桥,每个半桥包含高侧和低侧电平移位电路及输出驱动电路,并内置自举二极管,支持6只N型MOSFET功率管的栅极驱动。外部仅需一个电容保存自举电源。驱动器内置死区控制,防止高侧和低侧功率管直通,同时具备欠压保护。低功耗模式包括睡眠和待机,待机模式下高频时钟域关闭,SRAM和寄存器内容保持。

模拟外设

12位ADC采样率高达3Msps,提供8路外部通道和2路内部通道,内部通道分别连接参考电压和OPA输出。支持单次、连续、扫描或间断转换,并带有模拟看门狗功能,可监测通道电压并在超过阈值时产生复位。

运放OPA可配置为PGA,支持多路输入通道和多档增益选择,P端支持3通道轮询,适用于单电阻或双电阻电流采样。输出可通过内部通道送入ADC,也支持高速模式提高压摆率。电压比较器有两组:CMP1为通用比较器,3路输入通道,支持3路比较器轮询检测无感定位,输出可触发TIM1刹车或复位;CMP2为精简比较器,P端与OPA输出内部级联,用于单电阻方案过流保护,输出同样可接入TIM1刹车源。

TouchKey提供8路检测通道,复用ADC外部通道,配合检测算法可实现触摸按键功能。

定时器与通信接口

定时器资源包括1个16位高级定时器TIM1,提供死区控制和紧急刹车,用于电机控制的PWM互补输出;1个16位通用定时器TIM2,支持输入捕获、输出比较、PWM、脉冲计数及增量编码器输入;1个16位精简定时器TIM3,用于辅助电机应用;2个看门狗定时器(独立和窗口型);以及32位系统时基定时器。

通信接口提供2组USART串口,支持LIN;1个I2C接口;1个SPI接口。7路通用DMA控制器支持TIMx、ADC、USART、I2C、SPI等外设,支持环形缓冲区管理,可减轻CPU负担。

GPIO共4组端口,31个I/O口,多数引脚可配置为输出、输入或复用外设功能,支持可控上拉和下拉电阻,部分引脚支持5V输入。所有GPIO具备较大电流驱动能力,并提供锁定机制防止意外写入配置寄存器。

时钟与复位

系统时钟源包括内置出厂调校的24MHz RC振荡器、内置约128KHz RC振荡器,以及外部3~25MHz高速振荡器。内置系统时钟监控模块,可在系统时钟失效时产生刹车信号给高级定时器。复位系统包含上电/掉电复位和可编程电压监测器,安全特性方面提供芯片唯一ID。

封装与型号

CH32M007K8U7采用QFN32封装,工作温度范围为-40~105℃。同系列中,CH32M007G8R6为QSOP28封装,同样内置48V双N预驱;CH32M007E8U7和CH32M007E8R6内置24V三相P+N预驱,适用于不同电压和功率管类型的电机方案。选型时可根据电机供电电压、功率管类型及引脚需求确定具体型号。

整体来看,CH32M007K8U7将RISC-V内核、48V预驱、运放、比较器、ADC和多种定时器集成在单芯片内,适合有感或无感FOC、单电阻或双电阻采样等电机控制应用,有助于简化外围电路和缩小PCB面积。

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