8位MCU的無感BLDC設計

無論是炙手可熱的工業(yè)4.0，還是近兩年非?；鸬臒o人機，電機尤其是可以大范圍調速、能量轉換效率高的無感BLDC，在這些領域，扮演著非常重要的角色。

無感BLDC優(yōu)勢明顯，但其驅動原理及實現(xiàn)卻有些復雜，對設計者會有較高的要求。下面，將以小型無感BLDC控制為例，選用Silicon Labs的低功耗8位MCU EFM8BB10作為主控器件，提供完整的參考原理圖、源代碼，讓攻城獅，即使新手，也可以輕松實現(xiàn)BLDC的開發(fā)。

一、硬件設計

圖1：以EFM8BB10作為主控MCU的無感BLDC完整原理圖

如圖1，在基于EFM8BB10主控MCU的無感BLDC原理圖中：Part1電源模塊;Part2功率驅動電路;Part3是反向電動勢反饋電壓網絡等;Part4是主控MCU，EFM8BB10;Part5是對外輸出PWM信號;Part6是外部PWM輸入信號;Part7是主回路電流檢測電路。整個電路精煉、實用、成本低、體積小。

其中，選用EFM8BB10作為主控MCU，主要有以下優(yōu)勢：

優(yōu)勢一：EFM8BB10主頻速度快，最高25MIPS，對于2極對的電機，最高可以實現(xiàn)200000RPM的高轉速，完全可以勝任諸如無人機驅動的要求;

優(yōu)勢二：EFM8BB10內部集成了2個電壓模擬比較器，并且，該比較器具備切斷PWM輸出的功能，當BLDC過載或電流異常時，可以及時、快速地切斷BLDC的驅動信號，能很好地保護BLDC的安全;

優(yōu)勢三：EFM8BB10 采用QFN-20封裝，體積僅3*3mm，對于諸如航模電機、電動牙刷等應用，器件小體積已成剛性需求;

優(yōu)勢四：在EFM8BB10芯片的生產上，采用了Silicon Labs先進的工藝，使得該器件的價格非常優(yōu)秀，對于諸如無人機、電動牙刷等量大的應用，給客戶帶來的實惠，不言而喻。

綜上，EFM8BB10以其高速度、多功能、小體積、低價格等因素，非常適合做無感BLDC的主控MCU。

二、軟件設計

在關于軟件方面，如附件，Silicon Labs提供完整的例程，而且是源碼的，只要簡單地修改相關參數(shù)，既可以可靠的驅動。

其中，對于無感BLDC，在驅動代碼中，電機啟動階段是關鍵部分。Silicon Labs提供的例程中，采用的是成熟的三段式啟動策略，即：電機轉子預定位，電機的外同步加速，電機運行狀態(tài)的轉換。

另外，在開發(fā)平臺上，有Silicon Labs的IDE、simplicity studio以及KEIL等多個平臺可供客戶選擇。其中simplicity studio，可支持底層GUI配置、功耗評估等，自動化程度非常高，可顯著給地客戶開發(fā)工作帶來方便、并縮短客戶的開發(fā)時間。