無(wú)傳感器直流無(wú)刷電機DSP控制系統在變頻空調中的應用(06-100)

　　此類(lèi)應用中使用的片上外設除ECCP模塊外，還有一個(gè)內部10位模數轉換器(ADC)。ECCP有捕獲模式(可捕獲定時(shí)器寄存器的16位值)、幾個(gè)比較器和4個(gè)PWM。在無(wú)傳感器的BDC電機控制應用中，4個(gè)PWM通道是一個(gè)重要優(yōu)勢。如圖2所示，配合外部橋和4個(gè)FET驅動(dòng)器件，單片機的PWM模塊可以容易地實(shí)現雙向電機控制。

　　圖2中的低成本BDC電機控制系統在全橋PWM模式下使用ECCP。用戶(hù)可容易地配置PWM占空比，并實(shí)時(shí)改變單片機內部振蕩器。此外，利用單片機片上的一個(gè)10位ADC來(lái)測量反向電動(dòng)勢(EMF)，PIC16F684可以容易地跟蹤電機的轉速(RPM)。 

　　本應用中的硬件有三個(gè)主要部分。一個(gè)電源級、一個(gè)通信模塊(RS-232)和一個(gè)RPM及電流測量級。電源級包括提供BDC電機雙向控制的全H橋。PIC16F684通過(guò)RC2、RC3、RC4和RC5引腳連接到H橋。從RA5引腳通過(guò)一個(gè)RS-232端口可以將有關(guān)PWM占空比、單片機振蕩器速率、電機RPM和電流值等指令和信息發(fā)送給計算機。雖然實(shí)際生產(chǎn)出來(lái)的設備很可能并沒(méi)有這樣一個(gè)通信接口，但在開(kāi)發(fā)階段這樣一個(gè)通信接口非常有用。在實(shí)際產(chǎn)品中，RA5可以被賦予不同的用途，如點(diǎn)亮狀態(tài)指示LED或者讀取電位計輸入。

　　通過(guò)測量電機的反向EMF電壓，不需額外傳感器即可以獲得電機轉速(RPM)。電機轉速與反向EMF電壓直接成正比。BDC電機是一種感性負載。電機上感生的電壓等于電機電感乘以dI/dt 。將對應FET關(guān)斷(OFF)即可以測量反向EMF電壓。這會(huì )產(chǎn)生一個(gè)反方向流過(guò)電機的電流。PIC16F684中的ADC模塊可以測量出EMF電壓。

　　通過(guò)測量MOSFETs、QB 和 QD, 以及地之間電流檢測電阻上的高端電壓可以獲得電流值。 選擇適當的電阻值時(shí)需要考慮最大電流和功耗。PWM信號驅動(dòng)BDC電機。H橋電路僅在PWM信號處于高電平時(shí)才吸收電流。采用一個(gè)采樣和平均算法在多個(gè)PWM周期測量結果的基礎上算出電流值和電機轉速。

　　對低成本高能效BDC電機解決方案感興趣的Microchip公司主要客戶(hù)對于PIC16F684外設的定義做出很大貢獻。目前，Microchip正與幾大設備生產(chǎn)商合作，他們迫切希望將現有BDC電機控制電路更換為更為智能和先進(jìn)的單片機解決方案。