基于GD32F310 MCU的BLDC电机设计

电动工具是以直流或交流电机为动力的工具总称。电机作为最主要的机电能源转换装置，降低电机能耗可以有效提高能源利用效率，达到节能减排的政策目标。随着节能降耗政策需求和高效能应用，BLDC电机在电动工具领域不断深入渗透。得益于BLDC的高效率，目前市面主流的电动工具基本都使用了BLDC，可以有效延长电池供电的电动工具续航时间，并稳定输出无刷电机的扭矩。

因BLDC无感效率高，扭矩大，成本低等特点。无刷直流电机属于自换流型(自我方向转换)，因此控制起来更加复杂，需要了解电机进行整流转向的转子位置和机制。目前的无传感器型的无刷直流电机的控制方法主要是通过模数转换器(ADC)或者比较器采集电机的反电动势过零点信号。虽然模数转换器采集反电动势的方法算法比较复杂，因GD32 MCU内部都集成有模数转换器，对于三相电机来说，可以节省三个比较器，从而节省体积和成本。模数转换器需要在特定的时间点进行采样，然后通过软件与零点进行比较，从而获得无刷直流电机的换相时刻，以预测无刷直流电机的下一次换相时刻。

深圳市英太科技有限公司推出基于GD32F310 MCU和GD30DR8306三相栅极驱动器的无刷直流电钻解决方案，可广泛应用于工业自动化、仪器仪表、医疗、消费电子、汽车等需要高精度电机控制领域。

▲ 无刷直流电钻系统框图

GD32F310系列MCU

Arm Cortex-M4 @72MHz, 支持DSP指令运算

Flash：64KB/32KB/16KB

SRAM：8KB/6KB/4KB

高速高精度 12-bit ADCx1@2.86Msps，10通道

高级定时器x1，支持三相PWM互补输出和死区管理

通用定时器x5

Flash带硬件加密保护

多种串行通讯方式：I2Cx2, SPIx2, USARTx2

丰富的封装类型：TSSOP20/QFN28/ LQFP32/QFN32/LQFP48

供电电压：2.6V~3.6V

工业级的工作温度范围：-40℃~+85℃

GD30DR8306系列三相栅极驱动器

三相无刷电机驱动

4.5V-30V供电电压

可编程驱动电流，最大1A的拉电流和1.2A的灌电流

200kHz PWM 输入控制

2种PWM 模式 (6x 和 3x)

内置 5V/2A DC-DC 降压控制器

集成 5V LDO

因电钻产品的特殊性，需要硬件在开机自检和工作中进行监控，以确保安全稳定工作：

电压：规定工作范围可靠工作。低压和高压进行保护

电流：采用三级电流保护机制，确保，在各种环境正常工作

温度：大功率器件进行监控，超过设定温度进行保护

器件保护：对器件损坏，系统检测并保护，避免再损坏其他部件和造成安全隐患

技术参数

方案展示

审核编辑：汤梓红