使用 MSPM0 MCU 设计基于梯形的 BLDC 电机控制器【中文版】

1万 · 2023-9-24 09:18

使用 MSPM0 MCU 设计基于梯形的 BLDC 电机控制器.pdf (883.05 KB)

1万 · 2023-9-24 17:00

无刷直流 (BLDC) 电机广泛用于电动工具、机器人、电器、无绳吸尘器、遥控玩具、电机模块、打印机等各种产品。无刷直流电机具有高效运行、低噪声和长使用寿命的特征，因此比其他电机类型更适用于这些应用。梯形 (TRAP) 算法是一种简单的软件循环，由于能够产生大扭矩和高最大转速，因此广泛用于 BLDC 控制设计。MSPM0 MCU 凭借其电路板产品系列、模拟资源和高性能特性，可以充分发挥 TRAP 的作用。

1万 · 2023-9-25 07:57

什么是 BLDC 和梯形控制？
BLDC 是一种无刷电机，使用定子和转子不一致的磁场产生的力来驱动电机。此类电机的转子是永磁体，定子是由线圈组成的多个电机绕组。
梯形控制是指通过改变 U、V 和 W 电流方向来根据转子位置控制磁场的方向。霍尔编码器（或其他传感器）可以提供转子位置。无传感器版本使用反电动势传感器来估算转子位置，通常使用 120° 6 阶跃控制逻辑或 150° 12 阶跃控制逻辑。
在与 BLDC 相关的应用中，用户必须精确控制电机转速、扭矩和其他变量，以满足应用的要求。因此，对 BLDC 应用的主要要求是：

有传感器梯形
对于有传感器反馈，霍尔效应传感器或其他传感器可以通过检测电机磁场并将其转换为逻辑电平信号来提供即时转子位置。电机的当前状态（由 U、V 或 W 相的霍尔输入信号决定）决定了将电机旋转到下一状态所需的 PWM 信号模式。电机相位的状态以特定的模式驱动为高电平 (+)、低电平 (-) 或未驱动 (Z)，从而对电机进行换向。

无传感器梯形
无传感器梯形控制使用电机的 BEMF 来估算转子位置，此时“Z”周期通常会超过预设阈值，这决定了下一个电机状态。预设阈值通常称为 BEMF 阈值，可以通过以下两种方式之一使用：
1. 设置为来自集成基准 DAC 的比较器输入，与未驱动绕组上的 BEMF 电压进行比较。
2. 在软件中设置，与作为 ADC 输入采样的电机相电压进行比较（使用电阻分压器降低相电压）。