基于比较器换相的L130 高速BLDC驱动参考

只看该作者 · 2024-6-30 11:49

1 BLDC驱动的核心就是电子换相；以方波驱动为例，常用的手法就是过零点换相；

那么如何检测过零点，常见的可以采用两种方式：

1 ADC端口电压检测，与虚拟中点电压值比较，受ADC转换时间的影响，这种方式无法在高速及超高速BLDC中应用；

2 基于VC比较器，将悬空相与虚拟中点比较，VC比较器的响应时间可以做到ns级别，非常适合高速BLDC的驱动；

图中， PHASE_A,PHASE_B, PHASE_C 分别接电机的 A, B, C 线，经过一个分压网络后分别为 NULL_A, NULL_B, NULL_C, 再连接到单片机的ADC0, ADC1, ADC2 引脚。而MITTEL 为估测的变形后的中点电压，接单片机的 AIN0 引脚。只要在 AB 通电期间开通NULL_C 和 MITTEL 的比较； AC 通电期间开通 NULL_B和 MITTLE 的比较； BC 通电期间开通NULL_A 的比较，就可以成功检测出各相的过零事件。(VC比较器的用法类似，核心就是比较中点电压和悬空相的分压)

下面来说说这个分压网络到底是怎么回事，这是个比较经典的反电动势采集电路，很多无刷电机的教材上都有照搬。现在我们来分析，先无视图中这几个电容，把它当成纯电阻网络。假设AB 相开始通电的时候， PHASE_A的电压约为 12V， PHASE_B 的电压约为 0V， C 线圈此时产生 6V 的反向感生电动势，叠加在绕组中点上后，在 PHASE_C 输出的电压应为 12V 左右，问：此时MITTEL 点电压值是多少？ NULL_C点电压值又是多少？

基尔霍夫定律学得好的朋友可以手算，学得不好的朋友，可以用电路软件仿真。答案是： MITTEL=4V， NULL_C=5.3V。此时 NULL_C 点电压高于 MITTEL 点电压，模拟比较器输出 AC0为 0。接着转子继续向前转动， C 线圈的感生电动势逐渐减小，当减小到零时，PHASE_C 端输出的电压就是绕组中点电压 6V，此时可以算得： MITTLE=3V， NULL_C=3V，可见此时模拟比较器处于零界状态。随着转子继续转动 C 线圈产生的电动势方向变反， PHASE_C 端测得的电压会小于中点 6V，假设现在 C 线圈产生-1V 的电动势，则PHASE_C端测得的电压为 5V，放到这个电阻网络里一计算，结果得： MITTEL=2.8V， NULL_C=2.6V。此时 MITTLE 点电压高于 NULL_C 点电压，说明刚才模拟比较器的输出已发生了一次跳变，过零事件被检测到。

3 VC比较器换相核心功能函数：

void Phase_Change(void)

{

unsigned char sense = 0;

do

{

if(SENSE_H) sense = 1; else sense = 0;

switch(uvstep)

{

case 0:

FETs_OFF();

A_H;

SET_ADT0_CHA_PWM;

if(sense)

{

C_L;

SENSE_FALLING_INT;

SENSE_B;

uvstep++;

VC_IRQ_CNT++;

}

else

{

B_L;

}

break;

case 1:

FETs_OFF();

C_L;

if(!sense)

{

B_H;

SET_ADT1_CHA_PWM;

SENSE_A;

SENSE_RISING_INT;

uvstep++;

VC_IRQ_CNT++;

}

else

{

A_H;

SET_ADT0_CHA_PWM;

}

break;

case 2:

FETs_OFF();

B_H;

SET_ADT1_CHA_PWM;

if(sense)

{

A_L;

SENSE_C;

SENSE_FALLING_INT;

uvstep++;

VC_IRQ_CNT++;

}

else

{

C_L;

}

break;

case 3:

FETs_OFF();

A_L;

if(!sense)

{

C_H;

SET_ADT2_CHA_PWM;

SENSE_B;

SENSE_RISING_INT;

uvstep++;

VC_IRQ_CNT++;

}

else

{

B_H;

SET_ADT1_CHA_PWM;

}

break;

case 4:

FETs_OFF();

C_H;

SET_ADT2_CHA_PWM;

if(sense)

{

B_L;

SENSE_A;

SENSE_FALLING_INT;

uvstep++;

VC_IRQ_CNT++;

}

else

{

A_L;

}

break;

case 5:

FETs_OFF();

B_L;

if(!sense)

{

A_H;

SET_ADT0_CHA_PWM;

SENSE_C;

SENSE_RISING_INT;

uvstep = 0;

VC_IRQ_CNT++;

}

else

{

C_H;

SET_ADT2_CHA_PWM;

}

break;

}

while((SENSE_L && sense) || (SENSE_H && !sense));

}

3 参考意义：

HC32L130 BLDC电机基础驱动参考(ADT，PWM, VC比较器的配置方法)；

4 软硬件参考详见附件；欢迎讨论。