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发布时间：2024-01-11 13:34:33 | 作者: 半岛在线登录官网
直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能。我们大家都知道直流无刷电机在许多场合不但要求电机拥有非常良好的起动和调节特性，而且要求电机能够正反转。那么怎么来实现直流无刷电机的正反转？请看下文。
通常采用改变逆变器开关管的逻辑关系，使电枢绕组各相导通顺序变化来实现电机的正反转。为了使电机正反转均能产生最大平均电磁转矩以保证对称运行，必须设计转子位置传感器与转子主磁极和定子各相绕组的相互位置关系，以及正确的逻辑关系。
通过控制端子“DIR”与端子“COM”的通、断能控制电机的运转方向。端子“DIR”内部以电阻上拉到+12，能配合无源触点开关使用，也能配合集电极开路的PLC等控制单元；当“DIR”与端子“COM”不接通时电机顺时针方向运行（面对电机轴），反之则逆时针方向运转；为避免直流无刷驱动器的损坏，在改变电机转向时应先使电机停止运动后再操作改变转向，避免在电机运行时进行运转方向控制。
直流无刷驱动器通过端子SPEED~COM为用户更好的提供与电机转速成比例的脉冲信号。每转脉冲数=6×电机极对数，SPEED频率（Hz）=每转脉冲数×转速（转/分）÷60。例：4对极电机，每转24个脉冲，当电机转速为500转/分时，端子SPEED的输出频率为200Hz。
从能耗角度来看，消费类电子科技类产品和工业设施从传统的 AC马达过渡到体积更小、更高效的BLDC电机具有重大意义，但设计 BLDC 控制算法的复杂性阻止了工程师们实现这种过渡的积极性。
从手机中的小型振动马达到家用洗衣机和空调中使用的更复杂的马达，马达已成为消费领域中的日常装置。马达同样也是工业领域中的一个重要组成部分，在很多应用中普遍的应用，如驱动风扇、泵等各种机械设备。这些马达的能量消耗是非常巨大的：研究表明，仅在中国，马达所消耗的能源占工业总能耗的 60% 至 70%，其中风扇和泵所消耗的能源占中国整体功耗的近四分之一。尽管这一个数字在其他几个国家可能没那么高，但降低电子系统中的马达能耗已在全球成为必须第一先考虑的议题。
一个多世纪以来，传统的交流 （AC） 马达已被普遍的使用。交流马达是设计最简单的感应马达，但他们却造成了大量能源的浪费。这是因为交流马达只输出恒定速度，不能随工作条件的变化进行自适应。现在已有一些调节交流马达速度的简单方法（例如，能够给大家提供三种速度选择的标准家用风扇），但这一些方法的应用场景范围有限，而且难以转移到更复杂的系统。
但对于直流 （DC） 马达，能够最终靠改变电压来改变和控制速度，从而根据应用需要来加快或减慢工作速度。这能节约大量的能源，因为马达能够准确的通过需要的条件来运行。在正常的情况下，DC 马达比 AC 马达更有效率。
图一 ： 用更小、更高效的 BLDC 马达代替传统的 AC 马达能节约能源并减少相关成本，但 BLDC 控制所需的演算法很复杂，以至於很多设计师都不愿进行转换。为 BLDC 马达控制而专门设计的专用 IC 可以令这项工作变得更加容易。
DC 马达可被设计为有刷马达或无刷马达。无刷直流 （BLDC） 马达通常是大多数应用的最佳选择。这种马达更可靠、更安静，产生的电磁辐射更少，并且更为安全，因为它们消除了由于电刷和换向器而产生的火花。BLDC 马达体积更小、效率更加高，这在某种程度上预示着它们需要用更少的能源。
BLDC 马达的运行温度不高于 AC 马达，更高效的设计使得其内部零件产生的热量更少。 这不仅仅可以增加轴承系统的常规使用的寿命，还可提升电气系统及风机的可靠性。
此外，BLDC 马达的功率密度也高于 AC 马达。对于相同的能量输出，DC 马达的体积和重量都小于 AC 马达。这使得 BLDC 马达的运输和安装更为容易且成本更低。
不过，使用 BLDC 马达的麻烦之处在于系统要更复杂的电子设备来管理马达。马达控制一向不是电子工程师的重点领域，许多研发人员因缺乏经验或专业相关知识而无法轻松设计出必要的控制电路。BLDC 马达的研发需要额外的时间和技术上的支持，这在某种程度上预示着需要更长的开发周期及更高的系统成本，这就使得系统制造商更难以从熟悉的 AC 马达过渡到 BLDC 马达。
然而，对于慢慢的变多的制造商来说，使用 BLDC 马达产生的复杂性并不会随市场对更节能家电需求的增加而有所抵销。 2011 年 IMS 调查显示，中国大约 40% 的空调采用了变频控制 BLDC 马达。这种情况呈上涨的趋势，并且，在某一些程度上，得助于因专为 BLDC 马达控制而设计的专用电路。
用于控制 BLDC 马达的传统方法采用的是驱动定子的六步过程，由此在产生的转矩上产生脉动。所谓的「六步方波」过程采用霍尔效应传感器来检测 BLDC 马达中的永磁位置。
六步过程相对简单，但易产生噪音，并且对需要根据条件的变化快速改变马达转速的更先进应用来说，其响应能力不够。以洗衣机为例，负载根据所选择的洗涤周期不一样，并且在整个周期过程中也有所变化。在滚筒式洗衣机中，这样的一种情况更为复杂，当衣物旋转到滚筒顶端时，重力会对马达产生影响。
在这些情况下，需要一个更先进的算法。磁场导向控制 （FOC） 可提供速度快速变化所需的响应时间，已成为当今更先进节能家电的马达操控方法选择。
有多种方式能实现 FOC。其中一个方法是使用传感器（与六步方波过程方法类似），但传感器较难以安装和维护，尤其是在应用涉及复杂线束或马达暴露在水中时。实现 FOC 更简单、更具成本效益的方法是取消传感器。无传感器 FOC 涉及由永久磁铁在转子上产生的恒定转子磁场，是一种很有效的控制方法。
FOC 办法能够让马达在全转速范围内顺利运转，在零速时产生最大转矩，并能快速加速和减速。事实上，由于马达的尺寸小、成本和功耗低，无传感器 FOC 的诸多优势使其在对性能要求较低的应用中成为广受欢迎的选择。
即便如此，实现无传感器 FOC 需要复杂的数学算法，这对于普通设计人员来说可能并不熟悉。在过去，设计师们通常依赖于复杂的数字讯号处理 （DSP） 芯片来实现无传感器 FOC。以英飞凌的FCM8531为例，它为工程师们提供了专门的解决方案，使得开发无传感器 FOC 应用变得更加容易。
针对采用无传感器磁场导向控制 （FOC） 的系统，快捷半导体提供了一种配置有并行核心处理器的特定应用控制装置 FCM8531。 如图 1 所示，FCM8531 由一个先进马达控制器 （AMC） 处理器和一个 8 位兼容 80C51 的MCU处理器组成。
AMC 是一个专为马达控制而设计的核心处理器。它整合了一个可配置的处理核心处理器和外围电路，执行无传感器 FOC 马达控制。系统控制、用户接口、通信接口和输入/输出接口均可通过嵌入式 80C51 MCU来针对不一样的马达应用进行程序设计。
FCM8531 的并行核心处理器的优势是，两个处理器可以独立工作，相互补充。 AMC 处理专门用于马达控制的任务，如马达控制算法、PWM 控制、电流检测、实时过电流保护和马达角度运算。 嵌入式 MCU 通过通讯接口向 AMC 提供马达控制命令，来执行马达控制活动。 复杂的马达控制算法在 AMC 中执行，因此，这种方法可减少软件负担，并简化控制管理系统程序。
我们为用户更好的提供可用于开发软件、编译程序及进行实时调试的马达控制开发系统 （MCDS） IDE 和 MCDS 编程工具。设计人员可从函式库中选择比较适合的函式，快速编译程控功能和通讯协议，以此来实现以前只能在高层次 DSP 上实现的效果。
从能耗角度来看，消费类电子科技类产品和工业设施从传统的 AC 马达过渡到体积更小、更高效的 BLDC 马达具有重大意义，但设计 BLDC 控制算法的复杂性阻止了工程师们实现这种过渡的积极性。为 BLDC 马达控制而专门设计的专用 IC，如快捷半导体的 FCM8531，使研发人员更易于采用 BLDC 马达，有助于加快向更高效模式的过渡与转换。
传统的直流无刷电机采用方波控制方式，控制简单，容易实现，同时存在转矩脉动、换相噪声等问题，在一些对噪声有要求的应用领域存在局限性。针对这些应用，采用正弦波控制能很好的解决这样的一个问题。 直流无刷电机的正弦波控制简介 直流无刷电机的正弦波控制即通过对电机绕组施加一定的电压，使电机绕组中产生正弦电流，经过控制正弦电流的幅值及相位达到控制电机转矩的目的。与传统的方波控制相比，电机相电流为正弦，且连续变化，无换相电流突变，因此电机运行噪声低。 根据控制的复杂程度，直流无刷电机的正弦波控制可分为：简易正弦波控制与复杂正弦波控制。 （1）简易正弦波控制： 对电机绕组施加一定的电压，使电机相电压为正弦波，由于电机绕组为感性负载，因此电机相电流
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