無傳感器直流無刷電機DSP控制系統(tǒng)在變頻空調(diào)中的應(yīng)用(06-100)

　　此類應(yīng)用中使用的片上外設(shè)除ECCP模塊外，還有一個內(nèi)部10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。ECCP有捕獲模式(可捕獲定時器寄存器的16位值)、幾個比較器和4個PWM。在無傳感器的BDC電機控制應(yīng)用中，4個PWM通道是一個重要優(yōu)勢。如圖2所示，配合外部橋和4個FET驅(qū)動器件，單片機的PWM模塊可以容易地實現(xiàn)雙向電機控制。

　　圖2中的低成本BDC電機控制系統(tǒng)在全橋PWM模式下使用ECCP。用戶可容易地配置PWM占空比，并實時改變單片機內(nèi)部振蕩器。此外，利用單片機片上的一個10位ADC來測量反向電動勢(EMF)，PIC16F684可以容易地跟蹤電機的轉(zhuǎn)速(RPM)。 

　　本應(yīng)用中的硬件有三個主要部分。一個電源級、一個通信模塊(RS-232)和一個RPM及電流測量級。電源級包括提供BDC電機雙向控制的全H橋。PIC16F684通過RC2、RC3、RC4和RC5引腳連接到H橋。從RA5引腳通過一個RS-232端口可以將有關(guān)PWM占空比、單片機振蕩器速率、電機RPM和電流值等指令和信息發(fā)送給計算機。雖然實際生產(chǎn)出來的設(shè)備很可能并沒有這樣一個通信接口，但在開發(fā)階段這樣一個通信接口非常有用。在實際產(chǎn)品中，RA5可以被賦予不同的用途，如點亮狀態(tài)指示LED或者讀取電位計輸入。

　　通過測量電機的反向EMF電壓，不需額外傳感器即可以獲得電機轉(zhuǎn)速(RPM)。電機轉(zhuǎn)速與反向EMF電壓直接成正比。BDC電機是一種感性負(fù)載。電機上感生的電壓等于電機電感乘以dI/dt 。將對應(yīng)FET關(guān)斷(OFF)即可以測量反向EMF電壓。這會產(chǎn)生一個反方向流過電機的電流。PIC16F684中的ADC模塊可以測量出EMF電壓。

　　通過測量MOSFETs、QB 和 QD, 以及地之間電流檢測電阻上的高端電壓可以獲得電流值。 選擇適當(dāng)?shù)碾娮柚禃r需要考慮最大電流和功耗。PWM信號驅(qū)動BDC電機。H橋電路僅在PWM信號處于高電平時才吸收電流。采用一個采樣和平均算法在多個PWM周期測量結(jié)果的基礎(chǔ)上算出電流值和電機轉(zhuǎn)速。

　　對低成本高能效BDC電機解決方案感興趣的Microchip公司主要客戶對于PIC16F684外設(shè)的定義做出很大貢獻。目前，Microchip正與幾大設(shè)備生產(chǎn)商合作，他們迫切希望將現(xiàn)有BDC電機控制電路更換為更為智能和先進的單片機解決方案。