单片机SH79F168在航模无刷电调中的应用

作者：时间：2012-09-19来源：网络收藏

3.1 反电动势过零点检测

在PWM输出高期间，假设断开相绕组端电压为，反电动势为，供电电压为，则三者之间有如下关系：

SH79F168提供PWM周期中断和占空比中断。当周期中断发生时不断检测断开相的端电压，并与比较，直到检测到过零点或者PWM输出低(根据PWM占空比中断标志位判断)，即可实现在PWM输出高期间的反电动势过零点检测。每次换相后就切换到另一个通道，检测下一个断开相的端电压，如此循环，实现实时检测。

需要注意是刚换相后的一段时间内，由于MOS管的续流，断开相绕组的电压会出现尖峰。为了准确检测反电动势，可以选择在刚换相的一到两个PWM周期内不进行采样，避开尖峰电压。

3.2 起动算法

BLDC电机的反电动势和转速正相关，在起动和低速运行阶段，电机产生的反电动势为零或很小，因此往往需要经过一段强制加速，使反电动势上升到能够检测过零点的水平。

航模电机一般在较低速时即会产生比较明显的反电动势，这个特点为起动提供了很大的便利。先给电机任意两相通电，使电机获得一个初速度，这时检测断开相电压并等待其发生过零。若检测到过零点则换相，若经过较长一段时间还没有检测到过零则强制换相，重复这个过程直至电机稳定运行。这种起动方式，不但实现简单，而且稳定可靠。

3.3 换相计算

一般在用反电动势法进行BLDC控制的时候，需要对每两次换相的间隔时间进行计时，得到60°电角度时间，然后除以2作为检测到过零点后30°延时的定时值。这就需要用到两个定时器/计数器，一个用作计数器对每两次换相的间隔进行计数，另一个用作定时器实现30°延时。本方案中为了节省timer资源，用一个timer同时完成两项功能。

在每次换相后，检测到该通电状态下的过零点之间，timer0用作计数器;在检测到过零点之后，之前的计数值即为30°电角度，将其作为定时值装入timer0，timer0用作定时器开始定时。定时时间到后，在timer0中断中进行换相。然后timer0又用作计数器，如此循环。正常情况下，由于电机转速很高，每次换相到检测到过零点之间的时间很短，timer0在计数模式下不会发生中断。若timer0在计数模式时发生中断，必然是计数溢出，说明电机经过较长的时间还没有检测到过零点，而这可以作为电机堵转的标志。根据实际情况，可对timer0在计数模式下连续发生中断的次数进行计数，超过一定值即认为发生堵转。这样，timer0还实现了堵转保护的功能。

4 系统测试及总结

图4~6分别为PWM占空比约为20%、50%和100%时,在电机运转过程中用示波器捕捉到的各相电压和过零点位置波形。