1、前言 六步换相法（Six-Step Commutation）是一种用于控制三相无刷直流电机（BLDC）或永磁同步电机（PMSM）的简单且常见的方法。它通过六个不同的阶段来依次激活电机的三个相，以产生旋转磁场，从而驱动电机转子旋转。每个阶段对应于电机电枢中的一个特定电流模式。 六步换相法主要应用于三相无刷直流电机（BLDC），尤其是在那些对成本敏感、控制复杂度要求不高且性能需求相对适中的应用场合。 2、六步换相法应用场景介绍 2.1 电动工具 应用场景：电钻、电锯、砂轮机等。 特点：需要高启动扭矩，但对速度精度和动态响应的要求不是特别高。 优势：六步换相法可以提供足够的扭矩和效率，同时简化了控制系统的设计，降低了成本。 2.2 消费电子产品 应用场景：四轴飞行器、电动滑板车、个人移动设备等。 特点：体积小、重量轻、功耗低。 优势：六步换相法可以满足这些设备的基本运动需求，同时保持系统的紧凑性和能效。 2.3 工业自动化 应用场景：输送带、泵、风机等。 特点：需要长时间稳定运行，可能需要一定的速度调节能力。 优势：对于不需要非常精确的速度控制的应用，六步换相法提供了可靠且经济有效的解决方案 2.4 电动车 应用场景：电动汽车、电动自行车、高尔夫球车等。 特点：需要较高的启动扭矩和良好的效率，特别是在低速时。 优势：六步换相法可以在中低端电动车中提供满意的性能，同时保持成本效益。 3、六步换相法对MCU资源需求 如下图所示，六步换相法控制采用6个开关管组成的三相逆变电路来实现，常用上桥臂通过PWM控制、下桥臂通过普通GPIO控制。所以，需要用到可以输出3路不同占空比PWM的定时器。PWM精度越高，控制效果越好，主要体现在速度越稳定，发热量更低。
为了让电机的旋转速度能稳定在目标转速，仅仅开环控制是不够的，一般需要用到电流闭环和速度闭环。对于电流闭环，ADC采样越快越精准，控制效果越好。对于速度闭环，主要有两个方法实现，一个是电流过零点检测和霍尔开关反馈，无论哪一种方法，对于MCU而言，都是3个电平信号。 除了以上要求，有些应用场景对MCU的算力也有一定要求。对于家用电器，PWM频率一般在1~20kHz；对于电动工具，PWM频率一般在10~20kHz；对于电动车，PWM频率一般在15~30kHz；对于工业应用，PWM频率一般在10~50kHz。在每个PWM周期，定时器都会产生一个中断，计算并更新开关管通断组合。一般需要在几十us内完成采样和计算，所以，MCU的主频、浮点运算能力都会影响六步换相法的电机控制效果。
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