8位MCU的無感BLDC設(shè)計(jì)

無論是炙手可熱的工業(yè)4.0，還是近兩年非?；鸬臒o人機(jī)，電機(jī)尤其是可以大范圍調(diào)速、能量轉(zhuǎn)換效率高的無感BLDC，在這些領(lǐng)域，扮演著非常重要的角色。

無感BLDC優(yōu)勢明顯，但其驅(qū)動(dòng)原理及實(shí)現(xiàn)卻有些復(fù)雜，對設(shè)計(jì)者會(huì)有較高的要求。下面，將以小型無感BLDC控制為例，選用Silicon Labs的低功耗8位MCU EFM8BB10作為主控器件，提供完整的參考原理圖、源代碼，讓攻城獅，即使新手，也可以輕松實(shí)現(xiàn)BLDC的開發(fā)。

一、硬件設(shè)計(jì)

圖1：以EFM8BB10作為主控MCU的無感BLDC完整原理圖

如圖1，在基于EFM8BB10主控MCU的無感BLDC原理圖中：Part1電源模塊;Part2功率驅(qū)動(dòng)電路;Part3是反向電動(dòng)勢反饋電壓網(wǎng)絡(luò)等;Part4是主控MCU，EFM8BB10;Part5是對外輸出PWM信號(hào);Part6是外部PWM輸入信號(hào);Part7是主回路電流檢測電路。整個(gè)電路精煉、實(shí)用、成本低、體積小。

其中，選用EFM8BB10作為主控MCU，主要有以下優(yōu)勢：

優(yōu)勢一：EFM8BB10主頻速度快，最高25MIPS，對于2極對的電機(jī)，最高可以實(shí)現(xiàn)200000RPM的高轉(zhuǎn)速，完全可以勝任諸如無人機(jī)驅(qū)動(dòng)的要求;

優(yōu)勢二：EFM8BB10內(nèi)部集成了2個(gè)電壓模擬比較器，并且，該比較器具備切斷PWM輸出的功能，當(dāng)BLDC過載或電流異常時(shí)，可以及時(shí)、快速地切斷BLDC的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，能很好地保護(hù)BLDC的安全;

優(yōu)勢三：EFM8BB10 采用QFN-20封裝，體積僅3*3mm，對于諸如航模電機(jī)、電動(dòng)牙刷等應(yīng)用，器件小體積已成剛性需求;

優(yōu)勢四：在EFM8BB10芯片的生產(chǎn)上，采用了Silicon Labs先進(jìn)的工藝，使得該器件的價(jià)格非常優(yōu)秀，對于諸如無人機(jī)、電動(dòng)牙刷等量大的應(yīng)用，給客戶帶來的實(shí)惠，不言而喻。

綜上，EFM8BB10以其高速度、多功能、小體積、低價(jià)格等因素，非常適合做無感BLDC的主控MCU。

二、軟件設(shè)計(jì)

在關(guān)于軟件方面，如附件，Silicon Labs提供完整的例程，而且是源碼的，只要簡單地修改相關(guān)參數(shù)，既可以可靠的驅(qū)動(dòng)。

其中，對于無感BLDC，在驅(qū)動(dòng)代碼中，電機(jī)啟動(dòng)階段是關(guān)鍵部分。Silicon Labs提供的例程中，采用的是成熟的三段式啟動(dòng)策略，即：電機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)定位，電機(jī)的外同步加速，電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

另外，在開發(fā)平臺(tái)上，有Silicon Labs的IDE、simplicity studio以及KEIL等多個(gè)平臺(tái)可供客戶選擇。其中simplicity studio，可支持底層GUI配置、功耗評(píng)估等，自動(dòng)化程度非常高，可顯著給地客戶開發(fā)工作帶來方便、并縮短客戶的開發(fā)時(shí)間。