用于無(wú)刷電機旋轉測量的無(wú)傳感器型控制

事實(shí)上，控制本身并沒(méi)有任何特殊的要求，但是設計師不得不面對源自高電流的噪聲問(wèn)題。因此，必須對反向EMF讀出電平進(jìn)行補償和濾波處理，以降低噪聲電平?？傊?，控制系統的效率依存于準確獲知轉子位置以及正確驅動(dòng)繞組相位的能力。但是濾波器增加了一個(gè)取決于信號頻率和轉速的固有相移。

在濾波過(guò)程中，如果產(chǎn)生了一個(gè)與速度有關(guān)的相位誤差(隨后是一個(gè)非恒定誤差)，那么在啟動(dòng)條件下將遭遇失敗。也就是說(shuō)，將無(wú)法獲悉轉子的確切位置。

為了解決這一問(wèn)題，可以采用針對不同轉速的相應濾波器，從而優(yōu)化相位誤差校正。通常，該解決方案需要巨大的處理能力，而這種處理能力只能由DSP或基于分立元件的可配置濾波器來(lái)提供。但是，這些濾波器需要使用大量的外部元件。

PSoC

為此，賽普拉斯推出的創(chuàng )新方案，并非基于傳統型微控制器，而是一款先進(jìn)的可編程系統級芯片—PSoC(見(jiàn)圖1)，通過(guò)PSoC嵌入式基本組件、運算放大器和開(kāi)關(guān)電容器，可以構建所有必需的外設。用戶(hù)可根據自己的需要來(lái)選擇低通濾波器拓撲結構如Butterworth、Bessel和Chebechev，這些濾波器的特點(diǎn)各不相同。

對于本文所討論的應用，低通Bessel濾波器提供了一個(gè)與交換值頻率成比例的相移：這使得對相移的影響盡可能地小，而它是與濾波信號關(guān)聯(lián)度最高的特性。

由于本文所涉及的應用的主要的目標是獲知轉子的位置。因此PSoC的第二個(gè)特性相當重要。低通Bessel濾波器的相移取決于信號的頻率，并在逐漸接近濾波器本身的交叉頻率時(shí)發(fā)生變化。在PSoC中，濾波器基于開(kāi)關(guān)電容，因此，濾波器特性(主要是相移)可在濾波器的交叉頻率發(fā)生變化時(shí)保持恒定。這種解決方案是采用標準分立元件所無(wú)法實(shí)現的，而如果采用PSoC，這就轉化成了濾波器模擬塊上的一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)頻率漂移。顯然，如果用戶(hù)把該頻率漂移與通過(guò)給定子相位供電來(lái)驅動(dòng)的旋轉磁場(chǎng)的頻率聯(lián)系起來(lái)，就能夠成功地解決這個(gè)問(wèn)題：對反向EMF信號的讀出電平進(jìn)行濾波，而且，濾波器的交叉頻率是隨著(zhù)轉速而線(xiàn)性移動(dòng)的，因此由于對于所有的速度，濾波操作的相移都是恒定的。

PSoC架構的固有靈活性再次使得能夠對此問(wèn)題進(jìn)行詳細的分析，從而造就了一種理想的解決方案。該解決方案可在任何架構約束條件下得以實(shí)現。