8位MCU的無感BLDC設(shè)計
無論是炙手可熱的工業(yè)4.0,還是近兩年非常火的無人機,電機尤其是可以大范圍調(diào)速、能量轉(zhuǎn)換效率高的無感BLDC,在這些領(lǐng)域,扮演著非常重要的角色。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201807/384399.htm無感BLDC優(yōu)勢明顯,但其驅(qū)動原理及實現(xiàn)卻有些復(fù)雜,對設(shè)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(shè)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(qū)動電路;Part3是反向電動勢反饋電壓網(wǎng)絡(luò)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(zhuǎn)速,完全可以勝任諸如無人機驅(qū)動的要求;
優(yōu)勢二:EFM8BB10內(nèi)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(dāng)BLDC過載或電流異常時,可以及時、快速地切斷BLDC的驅(qū)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(yīng)用,器件小體積已成剛性需求;
優(yōu)勢四:在EFM8BB10芯片的生產(chǎn)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(yīng)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(shè)計
在關(guān)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(guān)參數(shù),既可以可靠的驅(qū)動。
其中,對于無感BLDC,在驅(qū)動代碼中,電機啟動階段是關(guān)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(zhuǎn)子預(yù)定位,電機的外同步加速,電機運行狀態(tài)的轉(zhuǎn)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。
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