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一种基于微控制器C504的永磁无刷直流电机设计

2014-03-21 14:37:33 来源:半导体器件应用网

【大比特导读】无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。永磁无刷直流电机(Permanent Magnet Brushless DC Motor以下简称PMBLDC)由于其固有的特点,在家用消费类产品和IT周边产品中得到广泛的应用。

一、 概述

永磁无刷直流电机性能的发挥,除电机本身的设计以外,还要靠驱动技术和实现这一驱动技术的驱动板来保证。永磁无刷直流电机的驱动板的核心器件应是带多路(6路以上)PWM输出的嵌入式微控制器。由于目前国内对INTEL MCS-51系列单片机的应用有了广泛基础,我们选用了完全采用8031核,最高时钟频率可达40MHz的InfineonC504嵌入式微控制器。

二、 C504的硬件驱动模式

C504在8031核的基础上,除了增加A/D转换等外围接口功能电路外,还增加了非常适合于电机控制的7路全数字PWM输出单元CCU(Capture/Compare Unit,捕捉比较单元)。CCU的功能框图如图1所示。当C504工作在硬件驱动模式时,cout3可以调制cc0,cout0,cc1,cout1,cc2,cout2上面,而且其输出的时序由INT0,INT1,INT2编码控制。

 

C504的硬件驱动模式

 

在图1中,左边的fosc/2是整个单元工作的时间基准;

CTRAP端可控制cc0-cout2输出端状态,处于CTRAP状态时cc0~cout2的状态可软件定义;

cc0-cout2端为3相6路16位PWM输出;

ccx和coutx(x=1,1,2)为互补信号,并且可以通过设置Offset Register的数值来控制其死区时间;

cout3是单路10 bit PWM输出端,而INT0~INT2是外部控制,通过INT0~INT2的编码来控制cc0~cout2的输出次序。

图2是C504使用在一台外转子的永磁无刷直流电机作为电动自行车的驱动电机时,工作在硬件模式下的电流波形。

 

永磁无刷直流电机

 

这台样机现在已由杭州光阳机电技术有限公司投入生产。当用作电动车驱动的永磁无刷直流电机采用嵌入式微控制器控制时,可以实现平稳启动等一系列普通模拟控制器所无法实现的功能。

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