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STM32 IR2110驱动BLDC无刷直流电机-软硬件介绍

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感动|  楼主 | 2019-9-14 20:09 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
STM32, 软硬件, BLDC, 无刷直流电机, IR2110
本帖最后由 感动 于 2019-9-14 20:21 编辑

无刷直流电机比较流行，很多电机内部加入霍尔元件，通过霍尔元件可以知道电机转子的位置，根据这个位置给电机相线供电，这样电机就转起来了。框图如下所示
霍尔元件输出与相线输入电压的关系可以让BLDC电机厂家提供，一般都提供这个对应关系表，如下图所示
有了上面这些足可以让我们设计电路编写程序让电机转起来！

有上面的框图可以看出，3相电机的驱动需要六个mos管，一般用的是NMOS，大功率的NMOS比较便宜。大功率MOS管有较大的结电容，控制电压也高些，无法用单片机直接驱动，所以需要驱动电路。驱动芯片组成的驱动电路比较简单，常见的有IR2110S，我这里用IR2110S设计了MOS驱动电路，如下图所示，其中C24和D5是自举电路，为了控制Q3抬高电压。
3片IR2110S驱动6个NMOS，如下图
霍尔元件供电是5V，他的输出一般也是5V，可以分压后给单片机用。

单片机用流行STM32，他有高级定时器T1，T8，可以输出3对互补的PWM波，还有刹车信号输入，这些特性对于电机的可控制非常合适。电路如下图所示

BLDC电机控制用到单片机定时器及IO中断，初始化部分如下

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{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

        TIM_TimeBaseInitTypeDef        TIM_TimeBaseInitStruct;

        TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

        TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure;

        EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;//

        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

        TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;

        // ¿ªÆô¶¨Ê±Æ÷ʱÖÓ,¼´ÄÚ²¿Ê±ÖÓCK_INT=72M

        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);

        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

        

   // Êä³ö±È½ÏͨµÀ1 GPIO ³õʼ»¯

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 ;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

        

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

        //»ô¶ûÊäÈë

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 ;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;

  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_0 ;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;

  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

        

        GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource0);

        

        EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line0; 

        EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;

        EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling;

        EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;

        EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

        

        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01;  

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; 

  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

        

        GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource6);

        

        EXTI_InitStructure.EXTI_Line= EXTI_Line6; 

        EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;

        EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling;

        EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;

        EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

        

        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01;  

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; 

  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 

        

        GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource7);

        

        EXTI_InitStructure.EXTI_Line= EXTI_Line7; 

        EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;

        EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling;

        EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;

        EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

        

        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01;  

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x03;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; 

  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 

        

        TIM_DeInit(TIM1);

        TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1 ;

        TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up ; 

        TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 1000 ; 

        TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 3 ; 

        TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;

        TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseInitStruct ) ;       

        



  

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;

  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; 

  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable; 

  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 1000;

  

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity= TIM_OCNPolarity_High;

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;

  TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Set;

  

  TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);

  TIM_OC2Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);

  TIM_OC3Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);



  /* Automatic Output enable, Break, dead time and lock configuration*/

  TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable;

  TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable;

  TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_OFF;

  TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 1;

  TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Disable;

  TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_High;

  TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable;

  TIM_BDTRConfig(TIM1, &TIM_BDTRInitStructure);

  

  TIM_OC1PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);

  TIM_OC2PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);

  TIM_OC3PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);

        

  TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE);

  TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);

  TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE); 

  

  TIM_CCxCmd(TIM1,TIM_Channel_1,TIM_CCx_Enable);

  TIM_CCxNCmd(TIM1,TIM_Channel_1,TIM_CCxN_Enable);

  TIM_CCxCmd(TIM1,TIM_Channel_2,TIM_CCx_Enable);

  TIM_CCxNCmd(TIM1,TIM_Channel_2,TIM_CCxN_Enable);

  TIM_CCxCmd(TIM1,TIM_Channel_3,TIM_CCx_Enable);

  TIM_CCxNCmd(TIM1,TIM_Channel_3,TIM_CCxN_Enable);
让电机转起来需要知道电机转子的位置，根据霍尔相位对应表驱动电机相线，程序里用中断获取霍尔电平的变化。
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void EXTI0_IRQHandler(void) 

{ 

        int i,j;

        if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0)!=RESET)

        {

                EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);





                step=((GPIOA->IDR & GPIO_Pin_6)>>6)+((GPIOA->IDR & GPIO_Pin_7)>>6)+((GPIOB->IDR & GPIO_Pin_0)<<2);

                if(start==1)

                {

                        TIM1->CCER=PHASE_CHANGE[step];

                        int_count1++;

                }

        }

}



void EXTI9_5_IRQHandler(void) 

{ 

        int i,j;

        if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line6)!=RESET)

        {

                EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line6);



                step=((GPIOA->IDR & GPIO_Pin_6)>>6)+((GPIOA->IDR & GPIO_Pin_7)>>6)+((GPIOB->IDR & GPIO_Pin_0)<<2);

                if(start==1)

                {

                        TIM1->CCER=PHASE_CHANGE[step];

                        int_count2++;

                }



        }

        if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line7)!=RESET)

        {

                EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line7);



                step=((GPIOA->IDR & GPIO_Pin_6)>>6)+((GPIOA->IDR & GPIO_Pin_7)>>6)+((GPIOB->IDR & GPIO_Pin_0)<<2);

                if(start==1)

                {

                        TIM1->CCER=PHASE_CHANGE[step];

                        int_count3++;

                }

        }

}
检测到变化后改变定时器输出，从而使电机相线得到驱动，我在程序里做好了数组，把得到了位置通过数组给定时器CCER寄存器，这样电机就转起来了

这是霍尔输出与PWM输出波形的截图
这是定时器3对PWM的输出截图

这是电机和电路板




201909141747 BLDC.rar

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感动|  楼主 | 2019-9-20 16:51 | 只看该作者
很多资料无法上传

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wenjunying| | 2019-10-16 09:07 | 只看该作者
我觉得写的很好啊，目前正在学习。谢楼主分享

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