簡(jiǎn)化BLDC馬達(dá)設(shè)計(jì)的FOC控制技術(shù)

FOC 方法可以讓馬達(dá)在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)順利運(yùn)轉(zhuǎn)，在零速時(shí)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩，并能夠快速加速和減速。事實(shí)上，由于馬達(dá)的尺寸小、成本和功耗低，無(wú)傳感器 FOC 的諸多優(yōu)勢(shì)使其在對(duì)性能要求較低的應(yīng)用中成為廣受歡迎的選擇。

特定應(yīng)用解決方案

即便如此，實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感器 FOC 需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法，這對(duì)于普通設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)可能并不熟悉。在過(guò)去，設(shè)計(jì)師們通常依賴(lài)于復(fù)雜的數(shù)字訊號(hào)處理 （DSP） 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感器 FOC。以快捷半導(dǎo)體的 FCM8531 為例，它為工程師們提供了專(zhuān)門(mén)的解決方案，使得開(kāi)發(fā)無(wú)傳感器 FOC 應(yīng)用變得更為容易。

針對(duì)采用無(wú)傳感器磁場(chǎng)導(dǎo)向控制 （FOC） 的系統(tǒng)，快捷半導(dǎo)體提供了一種配置有并行核心處理器的特定應(yīng)用控制裝置 FCM8531。 如圖 1 所示，F(xiàn)CM8531 由一個(gè)先進(jìn)馬達(dá)控制器 （AMC） 處理器和一個(gè) 8 位兼容 80C51 的 MCU 處理器組成。

圖二 ： FOC馬達(dá)控制 IC功能方塊圖（以FCM8531為例）

AMC 是一個(gè)專(zhuān)為馬達(dá)控制而設(shè)計(jì)的核心處理器。它整合了一個(gè)可配置的處理核心處理器和外圍電路，執(zhí)行無(wú)傳感器 FOC 馬達(dá)控制。系統(tǒng)控制、用戶接口、通信接口和輸入/輸出接口均可通過(guò)嵌入式 80C51 MCU來(lái)針對(duì)不同的馬達(dá)應(yīng)用進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。

FCM8531 的并行核心處理器的優(yōu)勢(shì)是，兩個(gè)處理器可以獨(dú)立工作，相互補(bǔ)充。 AMC 處理專(zhuān)門(mén)用于馬達(dá)控制的任務(wù)，如馬達(dá)控制算法、PWM 控制、電流檢測(cè)、實(shí)時(shí)過(guò)電流保護(hù)和馬達(dá)角度運(yùn)算。 嵌入式 MCU 通過(guò)通訊接口向 AMC 提供馬達(dá)控制命令，來(lái)執(zhí)行馬達(dá)控制活動(dòng)。 復(fù)雜的馬達(dá)控制算法在 AMC 中執(zhí)行，因此，這種方法可減少軟件負(fù)擔(dān)，并簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)程序。

我們?yōu)橛脩籼峁┛捎糜陂_(kāi)發(fā)軟件、編譯程序及進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試的馬達(dá)控制開(kāi)發(fā)系統(tǒng) （MCDS） IDE 和 MCDS 編程工具。設(shè)計(jì)人員可從函式庫(kù)中選擇適合的函式，快速編譯程控功能和通訊協(xié)議，從而實(shí)現(xiàn)以前只能在高層次 DSP 上實(shí)現(xiàn)的效果。

結(jié)論

從能耗角度來(lái)看，消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品和工業(yè)設(shè)備從傳統(tǒng)的 AC 馬達(dá)過(guò)渡到體積更小、更為高效的 BLDC 馬達(dá)具有重大意義，但設(shè)計(jì) BLDC 控制算法的復(fù)雜性阻止了工程師們實(shí)現(xiàn)這種過(guò)渡的積極性。為 BLDC 馬達(dá)控制而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的專(zhuān)用 IC，如快捷半導(dǎo)體的 FCM8531，使開(kāi)發(fā)人員更易于采用 BLDC 馬達(dá)，有助于加快向更高效模式的過(guò)渡與轉(zhuǎn)換。