一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)的微控制器C504

　　一、 概述

　　無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。永磁無(wú)刷直流電機(jī)(Permanent Magnet Brushless DC Motor以下簡(jiǎn)稱PMBLDC)由于其固有的特點(diǎn)，在家用消費(fèi)類產(chǎn)品和IT周邊產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。永磁無(wú)刷直流電機(jī)性能的發(fā)揮，除電機(jī)本身的設(shè)計(jì)以外，還要靠驅(qū)動(dòng)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)這一驅(qū)動(dòng)技術(shù)的驅(qū)動(dòng)板來(lái)保證。永磁無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)板的核心器件應(yīng)是帶多路(6路以上)PWM輸出的嵌入式微控制器。由于目前國(guó)內(nèi)對(duì)INTEL MCS-51系列單片機(jī)的應(yīng)用有了廣泛基礎(chǔ)，我們選用了完全采用8031核，最高時(shí)鐘頻率可達(dá)40MHz的Infineon C504嵌入式微控制器。

　　二、 C504的硬件驅(qū)動(dòng)模式

　　C504在8031核的基礎(chǔ)上，除了增加A/D轉(zhuǎn)換等外圍接口功能電路外，還增加了非常適合于電機(jī)控制的7路全數(shù)字PWM輸出單元CCU(Capture/Compare Unit，捕捉比較單元)。CCU的功能框圖如圖1所示。當(dāng)C504工作在硬件驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，cout3可以調(diào)制cc0,cout0,cc1,cout1,cc2,cout2上面，而且其輸出的時(shí)序由INT0，INT1，INT2編碼控制。

?

　　在圖1中，左邊的fosc/2是整個(gè)單元工作的時(shí)間基準(zhǔn);

　　CTRAP端可控制cc0-cout2輸出端狀態(tài)，處于CTRAP狀態(tài)時(shí)cc0～cout2的狀態(tài)可軟件定義;

　　cc0-cout2端為3相6路16位PWM輸出;

　　ccx和coutx(x=1,1,2)為互補(bǔ)信號(hào)，并且可以通過(guò)設(shè)置Offset Register的數(shù)值來(lái)控制其死區(qū)時(shí)間;

　　cout3是單路10 bit PWM輸出端，而INT0～I(xiàn)NT2是外部控制，通過(guò)INT0～I(xiàn)NT2的編碼來(lái)控制cc0～cout2的輸出次序。

　　圖2是C504使用在一臺(tái)外轉(zhuǎn)子的永磁無(wú)刷直流電機(jī)作為電動(dòng)自行車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，工作在硬件模式下的電流波形。

?

　　這臺(tái)樣機(jī)現(xiàn)在已由杭州光陽(yáng)機(jī)電技術(shù)有限公司投入生產(chǎn)。當(dāng)用作電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)的永磁無(wú)刷直流電機(jī)采用嵌入式微控制器控制時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)等一系列普通模擬控制器所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。