浅谈从直流有刷电机到直流无刷电机驱动

来源：半岛在线登录官网    发布时间：2024-05-06 08:11:47

  童年的四驱车几乎是我们第一次近距离接触马达。想必有动手能力强一些的小伙伴还拆过，改装过马达吧。其实它就是一种结构标准的直流有刷电机（BDC）。

  如上图所示，4颗MOS管与马达共同组成一个形似H的结构。经过控制4颗MOS管的通断对电机进行驱动。

  当A和C闭合，B和D断开，或者当B和D闭合，A和C断开时，直流电机不旋转。且因为短路产生反向电动势，所以抑制了电机的惯性旋转。

  当A，B，C，D均处于断开状态，没有反向电势阻碍电机惯性运动。电机处于惯性运动状态。

  BDC驱动芯片，各厂家结构大同小异。接下来，以TIDRV8251A为例，粗略地介绍一下BDC电机驱动芯片。如上图所示，芯片内部集成了电压，电流检测，外部shunt电阻和集成电流镜，PWM控制接口，并集成保护电路。通过增加Charger Pump使得N-ChannelMOSFET半桥以及100%占空比驱动来提高效率。

  在IPROPI引脚上的采用内部电流镜结构实现电流的感应和调节。无需并联大功率电阻，节约板面积降低BOM成本。同时IPROPI电流传感输出给MCU可以检测电机失速或负载条件变化。

  众所周知火星地表环境恶劣，地形复杂，对火星车驱动的灵活性要求极高。相对美国好奇号火星车的六只车轮中只能控制其中前后两对车轮独立转向，中国的祝融号火星车每只车轮都能够直接进行独立驱动和独立转向，在火星充满未知的极端环境下拥有更为优异的脱困性能，其中直流无刷电机功不可没。

  无刷电机取消了电刷，采取电子换向，线圈不动，磁极旋转。通过霍尔传感器感知永磁体的位置适时切换线圈中电流的方向，确保产生正确方向的磁力驱动电机。因没有电刷这个物理结构，无刷马达的寿命较有刷马达有了大幅度的提高。同样因为是电子换向，方便通过无刷电机控制器控制驱动器，能轻松实现调整电源切换角，制动电机，电机反转，锁止等功能，也使得无刷马达的控制精度较有刷马达大幅度的提高。所以，要求电池供电，大功率，大扭矩，小体积，长寿命，高精度的直流无刷电机就成为火星车驱动轮最合适的选择。

  直流无刷电机（BLDC）的驱动电路主要是使用三相逆变电路实现的。而三相逆变电路的实现一般是通过半桥MOS电路搭建。

  Q1，Q5打开，电流通过Q1→电机线→电机线→电机线→电机线→电机线→电机线

  方波控制使用霍尔传感器或者无感估算算法获得电机转子的位置，然后根据转子的位置在360°的电气周期内，进行6次换向。每个换向位置电机输出特定方向的力，所以方波控制的位置精度是电气60°。由于在这种方式控制下，电机的相电流波形接近方波，所以称为方波控制。优点是控制算法简单、硬件成本较低，使用性能普通的控制器便能获得较高的电机转速；缺点是转矩波动大、存在一定的电流噪声、效率达不到最大值。方波控制适用于对电机转动性能要求不高的场合。

  FOC（Field-Oriented Control）即磁场定向控制。正弦波控制实现了电压矢量的控制，间接实现了电流的大小的控制，但是无法控制电流的方向。FOC控制方式是正弦波控制的升级版本，实现了电流矢量的控制，也即实现了电机定子磁场的矢量控制。这是目前无刷电机（BLDC）和永磁电机（PMSM）最高效的控制方法。

  TRINAMIC的设计理念是尽可能将针对电机的运动控制硬件化，有效缩短开发周期，减少产品设计BOM（物料清单），缩短产品投放时间。

  FOC常应用在家电变频控制和机器人的伺服控制。上图是通用的家电变频控制框图，只需要对速度做实时控制，所以最外部环路只有速度环，不需要位置环。

  电流环：因为电流解耦后有 id 和iq 两个实时直流量，所以要2路电流环：d轴电流环和q轴电流环。电流环控制通常用PI控制器。PI控制器包括参考输入和实时反馈输入。

  ◆ d轴PI控制：参考输入一般是0，实时反馈输入就是id，输出是d轴电压Vd

  ◆ q轴PI控制：参考输入来源于速度环的输出iq*，实时反馈入就是iq，输出是d轴电压Vq

  速度环：类似于电流环，需要参考目标速度We* 和实时转速We, We目标转速是FOC控制以外给定的， 实时转速We能够最终靠位置估算器得到。速度环的输出iq。

  位置估算器：家电变频控制一般没有位置传感器，所以要软件算法去估算，一般算法包括PLL锁相环方式 和滑模控制， 核心都是软件建立电机模型去估算速度和位置。

  电压反变换：转换Vd 和Vq到Va, Vb, Vc跟电流解耦刚好相反，从直流量转到相位差120度的三相正弦电压。

  TRINAMIC的运动控制解决方案目前大范围的应用于3D打印，家庭自动化，工业自动化，机器人和AVG小车，Lab automation，医疗健康设备，电动工具以及消费类产品等领域。

  推荐阅读最新更新时间：2024-05-04 04:53AVR单片机驱动有源蜂鸣器实验程序

  标准串口通讯数据的格式为：起始位(1) + 数据位(8) + 校验位(1) + 停止位(1) 串口通讯另外一个重要的的部分是设置波特率，波特率就是1秒钟内串口所传输的Bit(位)数。 关于采样频率：为了较小读取或者发送串行数据的误差，我们采取了在N（我用的是4次）次中断中，取固定位置的读取的数据。 我以stm8中9600波特率计算的过程为例：（1秒钟传输9600位） 可以计算出传输1位所需要的时间 T1 = 1/9600 约为104us 由此可知，发送一位数据，定时器中断的时间间隔应为 104/4 = 26us(4倍采样频率) stm8 内部晶振频率为16M，我采用8分频也就是2M，故MCU震荡周期为 1/

  #include reg52.h #include intrins.h #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit duan=P0^0; sbit wei=P0^1; //#define DQ RC1 //#define DQ_HIGH() TRISC1=1 //#define DQ_LOW() TRISC1=0;DQ=0 //__CONFIG(0x3B31); sbit DQ=P1^3; //const uchar table ={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d, // 0x07,0x7f,0

  英飞凌针对NFC无源锁等应用推出集成了半桥驱动IC的单芯片解决方案NAC1080 【2022年7月22日，德国慕尼黑讯】2020年，全球智能锁市场规模为13.8亿美元 ，市场需求量达到了890万套。 预计从2021至2028年，智能锁的市场需求量将以21.4%的复合年均增长率（CAGR）迅速增加1。 通过集成半桥驱动IC和能量采集模块，即可利用单芯片解决方案打造智能执行终端，且所需的组件数量很少。英飞凌科技股份公司（已经开发出了基于ARM® Cortex®-M0内核的32位可编程微控制器（MCU），其内置NFC无线通讯模块，可助力客户经济高效地开发智能执行终端，如无源锁等。 英飞凌——免电池智能锁解决方案 NAC10

  IC的单芯片解决方案 /

  硬件平台：FL2440 内核版本：2.6.28 主机平台：Ubuntu 11.04 内核版本：2.6.39 原创作品，转载请标明出处： 这个驱动写了好久，因为原来的Linux内核编译的时候将触摸屏驱动编译进内核了，而触摸屏驱动里的ADC中断在注册的时候类型选择的是 IRQF_SAMPLE_RANDOM，不是共享类型，所以，自己写的ADC驱动在每次open的时候，总提示ADC中断注册失败。 解决方案： 重新配置内核，选择触摸屏驱动以模块的形式编译，而不是直接编译进内核，这样Linux在

  （中断方式） /

  新能源汽车技术发展迅速，畅销车辆在动力性能、智能化方面、使用成本等方面相对传统燃油车已取得一马当先的优势。但“长途出行续航不够”和“充电不方便”是当下新能源汽车消费者两大痛点，为了延长续航里程，各大厂商纷纷采取加大电池容量的技术方案，并提供快充方案能有效的解决充电及续航焦虑，新能源汽车800V高压系统技术由此应运而生。 什么是800V高压系统? 800V高压系统的称呼源自于整车电气角度。当前主流新能源整车高压电气系统电压范围一般为230V-450V，取中间值400V，笼统称之为400V系统；而伴随着快充应用，整车高压电气系统电压范围达到550-930V，取中间值800V，可笼统称之为800V系统。 800V高压系统的典型特征在

  力和系统架构分析 /

  近日，宜普电源转换公司EPC宣布推出用于激光雷达系统模块设计的eToF激光驱动器系列。新型GaN系列新产品旨在为无人驾驶汽车和3D传感领域提供ToF应用。 EPC的新激光雷达将设备驱动程序直接与基于GaN的激光器集成在一起。EPC首席执行官Alex Lidow解释，这种配置几乎消除了两个元件分开时存在的所有电感。这使得EPC的新型激光雷达能够产生相对更快的脉冲，最终转化为更高的分辨率。 这种集成还能减小传感器/驱动组合的尺寸;这种新设备能缩小到3平方毫米或1平方毫米。此外，据Lidow介绍，EPC可以将其低价出售。 Lidow:“与100美元、200美元相比，发现一个性能低于1美元的激光/驱动器是否令你惊讶不已?Lido

  器问市 /

  micrel公司一款优秀的PHY芯片，关于芯片的介绍参考： ksz8081数据手册解读 系统版本：Ubuntu18.04-64 编译器版本：gcc version 7.4.0 (Ubuntu/Linaro 7.4.0-1ubuntu1~18.04.1) uboot版本：2018.07 -linux4sam_6.0 板子型号：at91sama5d3x-xplained MCU型号：sama5d36 与ksz9031很相似，公众部分可参考： 1、怎么样找到uboot官网开发板默认配置文件路径 2、怎么样做公共信息配置 3、如何核对开发板硬件的参数 4、如何对uboot功能进行裁剪 5、设

  EMC对策电路

  的控制技术的探析

  系统参数匹配

  总成系统发展现状

  【电路】怎么样去使用P/N沟道MOSFET构建通用全桥或H桥MOSFET驱动电路

  有奖直播：Keysight World Tech Day 2024 汽车分论坛｜汽车无人驾驶与新能源

  嵌入式工程师AI挑战营（初阶）：基于RV1106，动手部署手写数字识别落地

  电路1：简易声控闪光灯的制作电路2：音乐门铃的制作电路3：多功能报警器的制作电路4： ：节拍器的制作电路5：汽车转向灯电路的制作...

  hifi音响和普通音响有什么区别HiFi（High Fidelity）音响和普通音响之间有几个主要区别：1 音质表现：HiFi音响旨在实现高保 ...

  应用注释D类放大器用推荐产品(噪音滤波器、LPF用电感器、带ESD保护功能的陷波滤波器)用于智能手机及音响设备等的D类放大器拥有小型、高效率 ...

  解决指南使用噪音滤波器的音频线解决指南 概要若不采取对策，智能手机的扬声器、耳机等音频线等线路中会辐射出电磁噪音。该噪音会对内置天 ...

  本项目是基于PSOC6 进行开发，它具有以下特性Psoc6-evaluationkit-062S2 是RT-Thread联合英飞凌推出的一款集成 32 位双核CPU子系统（AR ...

  开发相关FPGA/DSP总线与接口数据处理消费电子工业电子汽车电子其他技术

  综合资讯论坛电子百科词云：北京市海淀区中关村大街18号B座15层1530室电线