無(wú)刷電機(jī)電調(diào)電路圖

1、電動(dòng)自行車(chē)作為一種環(huán)保的交通工具已得到了廣泛使用。直流無(wú)刷電機(jī)及控制器是電動(dòng)自行車(chē)中的關(guān)鍵部件，其性能決定了整個(gè)系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換效率?？刂破鞲鶕?jù)霍爾傳感器輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)3相全橋電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流無(wú)刷電機(jī)的控制，因此霍爾信號(hào)的準(zhǔn)確性及換相的實(shí)時(shí)性會(huì)直接影響電機(jī)的性能。在現(xiàn)有電動(dòng)自行車(chē)控制器方案中，霍爾傳感器信號(hào)的采集均采用軟件掃描形式進(jìn)行，換相操作也通過(guò)軟件處理，換相誤差大，實(shí)時(shí)性差，尤其對(duì)中高速電機(jī)更為明顯。而英飛凌公司的XC866/846可以支持硬件霍爾信號(hào)采集、換相操作，且無(wú)需額外電路即可實(shí)現(xiàn)同步整流控制，單片機(jī)利用率高，電機(jī)控制性能好。直流無(wú)刷電機(jī)控制傳統(tǒng)的直流無(wú)刷電機(jī)采用梯形波驅(qū)動(dòng)方式，系

2、統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1a所示，MCU根據(jù)三個(gè)霍爾傳感器信號(hào)調(diào)制PWM輸出，PWM驅(qū)動(dòng)波形如圖1b所示。由于在這種控制方式下，電機(jī)端電壓波形為梯形波，因此也稱(chēng)為梯形波控制。從圖1中可以看出，PWM輸出存在6種狀態(tài)，對(duì)于每種狀態(tài)，逆變橋的6個(gè)功率管中僅有2個(gè)工作，例如，當(dāng)狀態(tài)等于5時(shí)，CC60和COUT62對(duì)應(yīng)通道開(kāi)通。圖1：直流無(wú)刷電機(jī)控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第WM驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形。在PWM開(kāi)通和關(guān)斷期間，逆變橋內(nèi)的電流如圖2所示（以狀態(tài)5為例）。當(dāng)PWM開(kāi)通時(shí)，電流經(jīng)過(guò)M1,經(jīng)過(guò)電機(jī)及M6返回電源。當(dāng)PWM關(guān)閉時(shí)，續(xù)流電流經(jīng)由D2（M2中的寄生二極管）、電機(jī)相線和M6返回電源。由于二極管D2的導(dǎo)通壓降為0.61V左

3、右，因此續(xù)流電流在這個(gè)二極管上會(huì)產(chǎn)生較大的損耗，當(dāng)電機(jī)負(fù)載大、續(xù)流電流大的時(shí)候，損耗問(wèn)題更加嚴(yán)重，將影響逆變器效率。圖2：簡(jiǎn)單梯形波控制中的電流示意圖。為減少續(xù)流電流在寄生二極管上產(chǎn)生的損耗，在一些應(yīng)用中使用MOSFET作為逆變?cè)?。由于MOFSET具有導(dǎo)通阻抗低、電流可以雙向流動(dòng)的特點(diǎn)，在M1關(guān)斷，進(jìn)入續(xù)流階段時(shí)，開(kāi)通M2,使續(xù)流電流流經(jīng)M2,由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗極低，損耗很小，例如當(dāng)續(xù)流電流為10A,MOSFET導(dǎo)通電阻10mQ,二極管D2壓降0.7v時(shí)，若續(xù)流電流流經(jīng)D2時(shí)產(chǎn)生損耗為7W,而流經(jīng)MOSFET時(shí)產(chǎn)生損耗僅為1W,因此使用這種控制方式可以減少損耗，提高逆變器的效率，在續(xù)

4、流電流大的情況下效果更加明顯。這種控制方式亦稱(chēng)為同步整流，電流示意圖如圖3a。由于MOSFET的上、下管需要交替開(kāi)通，為避免直通的危險(xiǎn)，需要添加死區(qū)時(shí)間。采用同步整流控制時(shí)，6路PWM的驅(qū)動(dòng)波形如圖3b所示。圖3：同步整流控制中的PWM驅(qū)動(dòng)及電流示意圖。CCU6E霍爾傳感器模式捕獲/比較單元6(CCU6E)是英飛凌的8/16位單片機(jī)中包含的專(zhuān)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。CCU6E包含兩個(gè)專(zhuān)用16位定時(shí)器(T12,T13)，可以產(chǎn)生各種PWM調(diào)制信號(hào)，支持交流電機(jī)、直流無(wú)刷電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)等多種電機(jī)控制，結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。CCU6E還提供支持塊交換和多相電機(jī)控制的多通道模式，并集成專(zhuān)

5、用霍爾傳感器模式，可在使用極少CPU資源的前提下實(shí)現(xiàn)直流無(wú)刷電機(jī)的控制。nxxftjlekerneldianneJocntidT12diamef0dismd1diannelnxxftjlekerneldianneJocntidT12diamef0dismd1diannel2T13arnet3JJkkAi1F18Sf、s8f、T8圖4：CCU6E結(jié)構(gòu)框圖?；魻杺鞲衅髂Ｊ饺鐖D6所示。在霍爾傳感器模式中，CCU6E通過(guò)專(zhuān)用輸入接口CCPOSO、1、2自動(dòng)采樣霍爾信號(hào)，為濾除霍爾信號(hào)中的干擾，CCU6E利用死區(qū)時(shí)間計(jì)數(shù)器DTC0實(shí)現(xiàn)濾波功能，任何霍爾信號(hào)的跳變將自動(dòng)重載DTC0并開(kāi)始向下計(jì)數(shù)，當(dāng)DTC0計(jì)數(shù)到1時(shí)，進(jìn)行霍爾信號(hào)的采集操作。從而在霍爾信號(hào)變化到采樣點(diǎn)之間產(chǎn)生了一個(gè)延時(shí)，減少干擾對(duì)換相的影響。MCMOUTLMul