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8位MCU的无感BLDC设计

作者:时间:2018-07-30来源:网络收藏

无论是炙手可热的工业4.0,还是近两年非常火的无人机,电机尤其是可以大范围调速、能量转换效率高的无感,在这些领域,扮演着非常重要的角色。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201807/384399.htm

无感优势明显,但其驱动原理及实现却有些复杂,对设计者会有较高的要求。下面,将以小型无感控制为例,选用Silicon Labs的低功耗8位 EFM8BB10作为主控器件,提供完整的参考原理图、源代码,让攻城狮,即使新手,也可以轻松实现BLDC的开发。

一、硬件设计

图1:以EFM8BB10作为主控的无感BLDC完整原理图

如图1,在基于EFM8BB10主控的无感BLDC原理图中:Part1电源模块;Part2功率驱动电路;Part3是反向电动势反馈电压网络等;Part4是主控MCU,EFM8BB10;Part5是对外输出PWM信号;Part6是外部PWM输入信号;Part7是主回路电流检测电路。整个电路精炼、实用、成本低、体积小。

其中,选用EFM8BB10作为主控MCU,主要有以下优势:

优势一:EFM8BB10主频速度快,最高25MIPS,对于2极对的电机,最高可以实现200000RPM的高转速,完全可以胜任诸如无人机驱动的要求;

优势二:EFM8BB10内部集成了2个电压模拟比较器,并且,该比较器具备切断PWM输出的功能,当BLDC过载或电流异常时,可以及时、快速地切断BLDC的驱动信号,能很好地保护BLDC的安全;

优势三:EFM8BB10 采用QFN-20封装,体积仅3*3mm,对于诸如航模电机、电动牙刷等应用,器件小体积已成刚性需求;

优势四:在EFM8BB10芯片的生产上,采用了Silicon Labs先进的工艺,使得该器件的价格非常优秀,对于诸如无人机、电动牙刷等量大的应用,给客户带来的实惠,不言而喻。

综上,EFM8BB10以其高速度、多功能、小体积、低价格等因素,非常适合做无感BLDC的主控MCU。

二、软件设计

在关于软件方面,如附件,Silicon Labs提供完整的例程,而且是源码的,只要简单地修改相关参数,既可以可靠的驱动。

其中,对于无感BLDC,在驱动代码中,电机启动阶段是关键部分。Silicon Labs提供的例程中,采用的是成熟的三段式启动策略,即:电机转子预定位,电机的外同步加速,电机运行状态的转换。

另外,在开发平台上,有Silicon Labs的IDE、simplicity studio以及KEIL等多个平台可供客户选择。其中simplicity studio,可支持底层GUI配置、功耗评估等,自动化程度非常高,可显著给地客户开发工作带来方便、并缩短客户的开发时间。



关键词: MCU BLDC 单片机

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