驅(qū)動永磁無刷直流電機(jī)的嵌入式微控制器

一、 概述

永磁無刷直流電機(jī)（Permanent Magnet Brushless DC Motor以下簡稱PMBLDC）由于其固有的特點(diǎn)，在家用消費(fèi)類產(chǎn)品（空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)）和IT 周邊產(chǎn)品（打印機(jī)、軟驅(qū)、硬驅(qū)）中得到廣泛的應(yīng)用。它具有結(jié)構(gòu)簡單、高效、低噪聲、高功率密度、啟動扭矩大、壽命長等其它種類直流電機(jī)無法比擬的特性。我國是稀土大國，稀土永磁材料經(jīng)過這幾年的發(fā)展，已經(jīng)有了一定的規(guī)模，質(zhì)量和數(shù)據(jù)都有較大的提高，價(jià)格已不斷下降，這將大大促進(jìn)PMBLDC工業(yè)發(fā)展。可以預(yù)計(jì)21世紀(jì)PMBLDC將成為應(yīng)用最廣泛的電機(jī)，并可以取代傳統(tǒng)直流電機(jī)和交流電機(jī)+變頻調(diào)傳統(tǒng)模式，成為10kW以下電機(jī)傳動的主角。

永磁無刷直流電機(jī)性能的發(fā)揮，除電機(jī)本身的設(shè)計(jì)以外，還要靠驅(qū)動技術(shù)和實(shí)現(xiàn)這一驅(qū)動技術(shù)的驅(qū)動板來保證。驅(qū)動板是永磁無刷直流電機(jī)電機(jī)關(guān)鍵的一部分。它的性能將直接影響整個(gè)驅(qū)動系統(tǒng)的性能指標(biāo)。隨著電子產(chǎn)品向數(shù)字化方向的發(fā)展，MCU已大量應(yīng)用。永磁無刷直流電機(jī)的驅(qū)動板又是連接上位控制MCU和電力電子變換器的橋梁：它接收上位機(jī)的命令，通過一定的控制方法，來達(dá)到預(yù)定的控制目標(biāo)；同時(shí)把當(dāng)前電機(jī)狀態(tài)及一些基本參數(shù)返回給上位控制的MCU。由上述對 PMBLDC驅(qū)動板應(yīng)達(dá)到的功能可知，此類驅(qū)動板的核心器件應(yīng)是帶多路（6路以上）PWM輸出的嵌入式微控制器?？紤]到目前國內(nèi)對INTEL MCS-51系列單片機(jī)的應(yīng)用有了廣泛基礎(chǔ)，這里我們選用了完全采用8031核，價(jià)格低廉，最高時(shí)鐘頻率可達(dá)40MHz的Infineon C504嵌入式微控制器。

二、 C504的硬件驅(qū)動模式

C504在8031核的基礎(chǔ)上，除了增加A/D轉(zhuǎn)換等外圍接口功能電路外，還增加了非常適合于電機(jī)控制的7路全數(shù)字PWM輸出單元 CCU（Capture/Compare Unit，捕捉比較單元）。CCU的功能框圖如圖1所示。當(dāng)C504工作在硬件驅(qū)動模式時(shí)，cout3可以調(diào)cc0,cout0,cc1,cout1,cc2,cout2上面，而且其輸出的時(shí)序由INT0，INT1，INT2編碼控制。

在圖1中，左邊的fosc/2是整個(gè)單元工作的時(shí)間基準(zhǔn)；