過去幾年，BLDC 電機(jī)的使用量穩(wěn)步增加，因?yàn)檫@些電機(jī)的成本及其控制技術(shù)有所下降，并且它們相對(duì)于其他電機(jī)類型的優(yōu)勢(shì)變得更加重要。因此，Zilog 開發(fā)了一種使用 Z8 微控制器的應(yīng)用程序，以提供電機(jī)從怠速到運(yùn)行速度的無縫啟動(dòng)、旋轉(zhuǎn)方向的即時(shí)反轉(zhuǎn)、極快的故障檢測(cè)周期以及更低的總轉(zhuǎn)速。解決方案成本。
    該實(shí)施的主要特點(diǎn)包括：
    平滑的 S 曲線電機(jī)啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流
    使用鎖相環(huán)反饋的無傳感器（反電動(dòng)勢(shì)）控制
    基于微控制器的過流保護(hù)
    可選擇的速度或扭矩設(shè)置
    可選擇速度或扭矩控制
    可選擇控制電機(jī)方向
    LED 指示最大速度
    LED行駛指示
    LED故障指示
    討論
    白色家電、汽車、航空航天、醫(yī)療和工業(yè)自動(dòng)化等行業(yè)的變速電機(jī)應(yīng)用越來越多地使用 BLDC 電機(jī)，而不是其他類型的電機(jī)（例如有刷直流和交流感應(yīng)電機(jī)）。與其他電動(dòng)機(jī)相比，BLDC 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)具有多種優(yōu)勢(shì)。首先，由于 BLDC 電機(jī)采用電子換向，因此與有刷直流電機(jī)相比，其使用壽命更長，并且由于電機(jī)上的電刷不需要清潔和更換，因此需要的維護(hù)更少。BLDC 電機(jī)的運(yùn)行也更加安靜，無論是電氣上還是聽覺上，因?yàn)樵撾姍C(jī)既不會(huì)出現(xiàn)電刷電弧，也不會(huì)出現(xiàn)其他類型電機(jī)的機(jī)械換向。由于繞組連接到定子，因此 BLDC 電機(jī)通常每機(jī)架尺寸可產(chǎn)生更高的輸出。運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量可以直接傳遞到電機(jī)外殼，以實(shí)現(xiàn)更涼爽的運(yùn)行。最后，BLDC 電機(jī)將大大降低電力和摩擦損耗，因?yàn)樗恍枰ㄟ^電刷傳輸動(dòng)力。
    操作原理
    在無刷直流電機(jī)中，轉(zhuǎn)子使用永磁體，而定子繞組與交流感應(yīng)電機(jī)中的類似。換向由電刷位置控制。然而，在 BLDC 電機(jī)中，換向由支持電路控制。因此，轉(zhuǎn)子的位置必須反饋到支持電路以實(shí)現(xiàn)正確的換向。
       圖 1 三相電機(jī)控制系統(tǒng)
    硬件架構(gòu)
    本設(shè)計(jì)中使用的 MOSFET 是 IXYS 高效溝槽柵極功率器件。為了控制小型 30W BLDC 電機(jī)，選擇了 IXYS 部件號(hào) IXTP64N055T。然而，這種設(shè)計(jì)可以擴(kuò)展，以滿足大多數(shù)三相 BLDC 電機(jī)（從 1 瓦到 5 千瓦）的需求。為了支持更大的電機(jī)，主要的設(shè)計(jì)變化在于電源轉(zhuǎn)換部分，其中包括保險(xiǎn)絲和 MOSFET。IXYS 系列功率 MOSFET 包括模塊和分立器件，提供多種封裝，以滿足應(yīng)用的特定機(jī)械要求。它們還具有多種額定功率，可支持超過 500A 的電流。
    軟件架構(gòu)
    Z8安可！MC? 系列微控制器具有高達(dá) 16 KB 的閃存，基于 Zilog 先進(jìn)的 eZ8 8 位 CPU 內(nèi)核，可提供單相和多相變速電機(jī)的閉環(huán)控制。目標(biāo)應(yīng)用包括大型電器、暖通空調(diào)、工業(yè)自動(dòng)化和消費(fèi)電子產(chǎn)品。在 Zilog 的每臺(tái) Z8 Encore! 中 MC 產(chǎn)品的新穎器件架構(gòu)允許實(shí)現(xiàn)許多增強(qiáng)的控制功能，包括用于速度控制的時(shí)間戳、集成運(yùn)算放大器和故障響應(yīng)。
      圖 2 初始化和應(yīng)用程序代碼空間流程
    該實(shí)現(xiàn)提供了對(duì)電機(jī)的精確控制，同時(shí)為額外的應(yīng)用程序代碼留出了足夠的資源。即使使用非常小且經(jīng)濟(jì)高效的 8 位 MCU，額外的 13 KB 閃存和 420 字節(jié) RAM 也可用于額外的用戶應(yīng)用代碼。
    測(cè)試
    使用的設(shè)備 本節(jié)提供有關(guān)如何運(yùn)行代碼和演示此應(yīng)用程序的信息，包括用于構(gòu)建實(shí)現(xiàn)的設(shè)備、其配置及其測(cè)試結(jié)果。
    以下設(shè)備用于設(shè)置：
    Zilog Z8FMC16 MDS 模塊 (99C0987-001) – Z8FMC16100KITG
    Zilog 三相電機(jī)控制應(yīng)用板 (99C0960-001)
    LINIX 三相 BLDC 電機(jī) 24VDC，30W 3200RPM (45ZWN24-30)
    光電隔離 USB 智能電纜
    Z8FMC16 MCU 的 5V 直流電源
    BLDC 電機(jī)的 24 V DC 電源
    數(shù)字示波器或邏輯分析儀