無刷直流電機(jī)由于具有容易控制、無換向器、結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)速高、效率高而得到越來越廣泛的應(yīng)用，各類專用芯片的不斷推出又進(jìn)一步推動了它的應(yīng)用和發(fā)展。C50x是西門子公司針對無刷直流電機(jī)而推出的單片機(jī)控制芯片，內(nèi)部具有硬件換相電路，簡化了無刷直流電機(jī)控制器的硬件結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了可靠性。C504可以控制一臺電機(jī)，C508可以控制兩臺。本文以C504為例，介紹無刷直流電機(jī)控制調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

無刷直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

無刷直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制器、1GBT驅(qū)動電路、1GBT橋路、三相無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測電路、保護(hù)電路、液晶顯示及操作電路等組成。三相無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測電路就是把轉(zhuǎn)子磁極位置轉(zhuǎn)化成電信號供C504處理，此信號引發(fā)三相1GBT橋進(jìn)行換相，由1GBT驅(qū)動電路完成弱電到強(qiáng)電之間的轉(zhuǎn)換。

無刷直流電機(jī)的工作原理及C504的特點(diǎn)

圖2是無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的主電路圖，圖3是轉(zhuǎn)子位置及換相關(guān)系圖。對應(yīng)不同的轉(zhuǎn)子位置，主橋臂的6個管子每次只有2個是開通的。

C504芯片內(nèi)部帶有硬件換相電路，當(dāng)三相轉(zhuǎn)子位置檢測到位置信號變化并送到C504后，C504對主回路的換相控制信號進(jìn)行切換，不需要用軟件處理。這樣就大大地降低了開發(fā)的難度，并增加了換相的可靠性。

C504具有獨(dú)特的內(nèi)部硬件保護(hù)電路，為了對主控制回路的1GBT和電機(jī)進(jìn)行有效的保護(hù)，電路中設(shè)置了過壓、過流檢測電路。當(dāng)有過壓或過流發(fā)生時，保護(hù)檢測電路將檢測到的信號送至C504具有捕獲和鎖死功能的P6腳，該腳立即封鎖主回路觸發(fā)控制信號，切斷主回路電流，保護(hù)元器件，然后再通知C504進(jìn)行故障中斷處理，這種處理方式非常有效和可靠。

由轉(zhuǎn)子位置檢測信號，通過計(jì)算就可以得知電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。需要重新設(shè)定轉(zhuǎn)速或受到干擾時，芯片通過編程改變控制輸出信號的占空比，就可以很方便地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到所需要的轉(zhuǎn)速值。

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件采用模塊化的結(jié)構(gòu)方式，主程序流程如圖4所示。

結(jié)束語

利用C50x系列專用MCU控制器所具有的硬件換相電路和中斷保護(hù)電路，可以方便、可靠、經(jīng)濟(jì)地構(gòu)建無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。