如何控制无刷直流电机？

　　简化版磁场定向电机控制算法适用于经济实惠的嵌入式控制器，这种算法的出现是无刷直流 （BLDC） 电机取得成功的一个重要因素。在越来越多的应用场景下，无刷直流电机都比普通的有刷直流电机和线路供电交流电机更受欢迎。无刷直流电机的应用非常广泛，包括工业执行器和机床、机器人、计算机外设、医疗设备（如呼吸机和分析仪）、汽车驱动器、鼓风机和泵以及家用电器等等，几乎无处不在。
　　无刷直流电机的优势已经不仅仅在于提高可靠性，以及降低与碳刷换相有关的噪音和电气干扰。虽然有刷电机主要是由电压控制，但是无刷直流电机对电子换相的依赖让人们有机会以更高精度管理转子位置、速度和加速度以及电机的输出扭矩、效率和其他参数，从而能够满足特定的应用要求。
　　无刷直流电机控制策略
　　要控制无刷直流电机，首先要知道转子位置。控制器利用此信息来协调与磁场相关的转子线圈的供电，以确保电机提供所需的响应，包括保持速度、加速、减速、改变方向、减小或增加扭矩、紧急停止或其他响应，具体取决于应用和操作条件。
　　转子位置可直接使用位于转子轴上的传感器或编码器进行检测。编码器类型丰富，大致分为相对位置和绝对位置两种。同时还有各种类型的传感技术，如磁线圈旋转变压器、霍尔效应，光学或电容传感器。根据分辨率、耐久性或成本等要求，这些类型的任何一种技术都可能适用于给定的用例。
　　无传感器控制是一种可行的替代方法，它利用目前微控制器的计算能力，通过测量每个转子绕组中的反电动势 （EMF） 来计算转子位置。无需编码器可以节省材料成本，简化装配，并提高可靠性。磁场定向控制 （FOC） 将转子电流分解为直轴 （d） 分量和交轴 （q） 分量，因为直流值变化缓慢，可以简化控制难题，结合这种控制方法，无需传感器即可检测转子位置。这种检测方式非常适合成本和可靠性比最终精度更重要的应用，比如家用电器和汽车车窗、后视镜或座椅控制等等。
　　另一方面，如果生成的反电动势很小，无传感器控制在转子速度较低时效果较差。

受到警告

　　集成的电源模块
　　PSoC 3包含控制无刷直流电机所需的大部分功能元件，除了H桥和驱动器。为了实现驱动器，图3所示的Microchip MCP8024三相无刷直流电源模块提供了一种方便的解决方案，可以取代分立威廉希尔官方网站 ，将PSoC3生成的脉宽调制信号传递到MOSFET H桥。
　　
　　图3:MPC8024是高度集成的电源模块，设计用于控制外部MOSFET的栅极，从而控制向无刷直流电机的供电。
　　COMMUNICATION PORT：通讯端口
　　BIAS GENERATOR：偏压产生器
　　MCP8024集成了一些重要的功能，比如三个额定电压和电流高达12V和0.5A的半桥驱动器（具有针对高侧和低侧MOSFET的击穿保护和独立输入控制）和一个用于为配套微控制器供电的降压转换器。另外还有三个用于相电流监控和转子位置检测的运算放大器，一个过电流比较器，两个电平转换器，以及5V和12V 20mA的LDO稳压器。更多的内置保护功能包括欠压和过电压锁定、短路保护和过热关机。这些类型广泛的功能集成到一个紧凑型40引脚5mm x 5mm QFN或48引脚7mm x 7mm TQFP封装内。
　　无刷直流电机已迅速成长为首选电机类型，应用范围包括对成本敏感的大众消费市场（如消费品、汽车驱动器和执行器以及家用电器）和高端工业与医疗设备市场。由于其高可靠性、多功能性、低噪音和电气干扰以及易于使用等特性，利用可在低成本微控制器或可编程片上系统 （SOC） 上实施的轻量磁场定向控制策略即可对其进行控制，用不用转子位置传感器皆可。PSoC 3控制器与合适的电源模块和电源开关相结合，可以同时管理多个电机，并集成先进电机管理和监控功能威廉希尔官方网站 。