基于硬件的無刷直流電機(jī)

　　還可以完全由硬件來實現(xiàn)過電流探測，以實現(xiàn)快速和低成本電機(jī)保護(hù)。圖6顯示了過流保護(hù)實現(xiàn)的框圖。

　　通過電源逆變器模塊(圖6中的R1)的接地線路中的分流電阻測量電機(jī)電流。該電壓在電路板上做電平偏移，并連接到微控制器的模擬輸入引腳(標(biāo)有CURRENT)。

　　該輸入電壓被傳送到集成的可編程增益放大器(PGA)。PGA對輸入電壓和基準(zhǔn)電壓(緩存的模擬電源電壓的一半，vdda)之間的壓差進(jìn)行放大，并連接到比較器的輸出。電壓電位與電流限值進(jìn)行比較，電流限值設(shè)置到寄存器中，通過8位電壓DAC轉(zhuǎn)換為模擬電壓。該比較器的輸出連接到PWM的硬件kill輸入，當(dāng)超過電流限制閾值時切斷PWM輸出。這樣為無刷直流電機(jī)提供了周期性的電流限制。圖4左側(cè)顯示了過電流保護(hù)實現(xiàn)原理圖。

　　如要配置期望電流限值的過電流保護(hù)，必須選擇合適的電阻和電流限制閾值。過流探測分流電阻的值是電機(jī)操作上限和探測塊的魯棒性的折衷值。對于給定的電流限值，必須通過電機(jī)電流產(chǎn)生足夠大的電壓變化，以準(zhǔn)確地探測與比較器的變化。但是，電阻的增加加大了逆變器的接地電壓，減少了驅(qū)動電機(jī)的空間。

　　電流限制閾值和電阻值與下列公式相關(guān)，其中g(shù)ain為PGA的增益，Current是期望的限值，Vref是電平偏移基準(zhǔn)電壓：

　　例如，某個應(yīng)用需要2安培的過電流保護(hù)限值，選擇0.02Ω的分流電阻R1，PGA配置增益為8。這樣得到電流閾值電壓為: 0.02Ω×8×2A = 320mV + Vref = 320 mV + 1.65V = 1.97V。要生成該電壓，應(yīng)使用集成的8位DAC。

　　由于降低了CPU的處理要求，通過硬件實現(xiàn)無刷直流電機(jī)控制的方式具有許多好處。采用硬件控制，CPU可以執(zhí)行其它系統(tǒng)任務(wù)，從而降低了整個電機(jī)系統(tǒng)的峰值處理需求，降低系統(tǒng)功耗和成本;并且，由于硬件轉(zhuǎn)換，可以進(jìn)行更高級的集成，允許集成用戶接口功能，例如CapSense電容式觸摸按鈕或LCD驅(qū)動。甚至可以通過一個微控制器完全獨立地多個電機(jī)控制。這在以前是不可能的，因為如果CPU被兩個電機(jī)中斷，立即可以看到一個電機(jī)的PWM更新出現(xiàn)延遲，導(dǎo)致其無法順利運(yùn)行。PSoC3在硬件方面可以控制多達(dá)6個獨立的帶傳感器無刷直流電機(jī)，微控制器可以自由運(yùn)行其它系統(tǒng)任務(wù)。電機(jī)具有獨立的硬件互換邏輯和完全獨立的速度控制。

　　然而部分需要電機(jī)的產(chǎn)品，不具備控制電機(jī)和用戶接口功能，這是由于馬達(dá)和按鈕或顯示的不在相同的位置，在這樣的應(yīng)用中，會大大降低成本。例如，冷凝器電機(jī)、鼓風(fēng)電機(jī)和潛在振動空氣方向電機(jī)的墻內(nèi)交流電源。并且，還配備按鈕、顯示器和裝置紅外遙控器。在此之前，大部分功能都必須通過多個板上的多個微控制器執(zhí)行。隨著硬件更新?lián)Q代，可以集成到一個微控制器上，大大降低了成本。