用于無刷電機旋轉(zhuǎn)測量的無傳感器型控制

事實上，控制本身并沒有任何特殊的要求，但是設(shè)計師不得不面對源自高電流的噪聲問題。因此，必須對反向EMF讀出電平進行補償和濾波處理，以降低噪聲電平?？傊?，控制系統(tǒng)的效率依存于準(zhǔn)確獲知轉(zhuǎn)子位置以及正確驅(qū)動繞組相位的能力。但是濾波器增加了一個取決于信號頻率和轉(zhuǎn)速的固有相移。

在濾波過程中，如果產(chǎn)生了一個與速度有關(guān)的相位誤差(隨后是一個非恒定誤差)，那么在啟動條件下將遭遇失敗。也就是說，將無法獲悉轉(zhuǎn)子的確切位置。

為了解決這一問題，可以采用針對不同轉(zhuǎn)速的相應(yīng)濾波器，從而優(yōu)化相位誤差校正。通常，該解決方案需要巨大的處理能力，而這種處理能力只能由DSP或基于分立元件的可配置濾波器來提供。但是，這些濾波器需要使用大量的外部元件。

PSoC

為此，賽普拉斯推出的創(chuàng)新方案，并非基于傳統(tǒng)型微控制器，而是一款先進的可編程系統(tǒng)級芯片—PSoC(見圖1)，通過PSoC嵌入式基本組件、運算放大器和開關(guān)電容器，可以構(gòu)建所有必需的外設(shè)。用戶可根據(jù)自己的需要來選擇低通濾波器拓撲結(jié)構(gòu)如Butterworth、Bessel和Chebechev，這些濾波器的特點各不相同。

對于本文所討論的應(yīng)用，低通Bessel濾波器提供了一個與交換值頻率成比例的相移：這使得對相移的影響盡可能地小，而它是與濾波信號關(guān)聯(lián)度最高的特性。

由于本文所涉及的應(yīng)用的主要的目標(biāo)是獲知轉(zhuǎn)子的位置。因此PSoC的第二個特性相當(dāng)重要。低通Bessel濾波器的相移取決于信號的頻率，并在逐漸接近濾波器本身的交叉頻率時發(fā)生變化。在PSoC中，濾波器基于開關(guān)電容，因此，濾波器特性(主要是相移)可在濾波器的交叉頻率發(fā)生變化時保持恒定。這種解決方案是采用標(biāo)準(zhǔn)分立元件所無法實現(xiàn)的，而如果采用PSoC，這就轉(zhuǎn)化成了濾波器模擬塊上的一個簡單的開關(guān)頻率漂移。顯然，如果用戶把該頻率漂移與通過給定子相位供電來驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)磁場的頻率聯(lián)系起來，就能夠成功地解決這個問題：對反向EMF信號的讀出電平進行濾波，而且，濾波器的交叉頻率是隨著轉(zhuǎn)速而線性移動的，因此由于對于所有的速度，濾波操作的相移都是恒定的。

PSoC架構(gòu)的固有靈活性再次使得能夠?qū)Υ藛栴}進行詳細的分析，從而造就了一種理想的解決方案。該解決方案可在任何架構(gòu)約束條件下得以實現(xiàn)。