驅動(dòng)永磁無(wú)刷直流電機的嵌入式微控制器

一、 概述

永磁無(wú)刷直流電機（Permanent Magnet Brushless DC Motor以下簡(jiǎn)稱(chēng)PMBLDC）由于其固有的特點(diǎn)，在家用消費類(lèi)產(chǎn)品（空調、冰箱、洗衣機）和IT 周邊產(chǎn)品（打印機、軟驅、硬驅?zhuān)┲械玫綇V泛的應用。它具有結構簡(jiǎn)單、高效、低噪聲、高功率密度、啟動(dòng)扭矩大、壽命長(cháng)等其它種類(lèi)直流電機無(wú)法比擬的特性。我國是稀土大國，稀土永磁材料經(jīng)過(guò)這幾年的發(fā)展，已經(jīng)有了一定的規模，質(zhì)量和數據都有較大的提高，價(jià)格已不斷下降，這將大大促進(jìn)PMBLDC工業(yè)發(fā)展?？梢灶A計21世紀PMBLDC將成為應用最廣泛的電機，并可以取代傳統直流電機和交流電機+變頻調傳統模式，成為10kW以下電機傳動(dòng)的主角。

永磁無(wú)刷直流電機性能的發(fā)揮，除電機本身的設計以外，還要靠驅動(dòng)技術(shù)和實(shí)現這一驅動(dòng)技術(shù)的驅動(dòng)板來(lái)保證。驅動(dòng)板是永磁無(wú)刷直流電機電機關(guān)鍵的一部分。它的性能將直接影響整個(gè)驅動(dòng)系統的性能指標。隨著(zhù)電子產(chǎn)品向數字化方向的發(fā)展，MCU已大量應用。永磁無(wú)刷直流電機的驅動(dòng)板又是連接上位控制MCU和電力電子變換器的橋梁：它接收上位機的命令，通過(guò)一定的控制方法，來(lái)達到預定的控制目標；同時(shí)把當前電機狀態(tài)及一些基本參數返回給上位控制的MCU。由上述對 PMBLDC驅動(dòng)板應達到的功能可知，此類(lèi)驅動(dòng)板的核心器件應是帶多路（6路以上）PWM輸出的嵌入式微控制器?？紤]到目前國內對INTEL MCS-51系列單片機的應用有了廣泛基礎，這里我們選用了完全采用8031核，價(jià)格低廉，最高時(shí)鐘頻率可達40MHz的Infineon C504嵌入式微控制器。

二、 C504的硬件驅動(dòng)模式

C504在8031核的基礎上，除了增加A/D轉換等外圍接口功能電路外，還增加了非常適合于電機控制的7路全數字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C504工作在硬件驅動(dòng)模式時(shí)，cout3可以調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；