介紹
微控制器技術(shù)（下面簡稱MCU）比以往更低的成本更有效地控制電動機。這加速了從機電控制到電子電機控制的轉(zhuǎn)變。 MCU控制的無刷直流電機消除了電刷磨損機制和電弧放電。其優(yōu)點包括更高的效率，更高的轉(zhuǎn)矩慣性比，更高的速度能力，更低的可聽噪聲，更高的熱效率和更低的EMI特性。
多脈沖發(fā)生器（MPG）為直流電機控制提供靈活，經(jīng)濟高效的微控制器解決方案。下面我們來描述MPG如何用于控制帶傳感器的無刷直流電機。
多脈沖發(fā)生器概述
多脈沖發(fā)生器包括：
1）16位PPG定時器：為波形定序器提供PPG信號；
2）16位重載定時器：作為波形序列發(fā)生器的間隔定時器，用于電機速度檢查。它記錄每個狀態(tài)的時間（計算速度）并檢測電機運行中的任何異常。在檢測到缺失位置檢測時，它禁用多脈沖發(fā)生器的OPT輸出；
3）波形序列器。波形序列發(fā)生器是多脈沖發(fā)生器的核心。它能夠生成各種波形，如PPG波形，非重疊波形。波形序列器根據(jù)多脈沖發(fā)生器（SNI2~0）的輸入信號將16位PPG定時器輸出信號指向多脈沖發(fā)生器輸出引腳（OPT5~0）。 OPT5~0輸出信號與PPG信號同步為了消除不必要的故障。
直流電機的概念
在任何電動機中，操作都基于簡單的電磁學(xué)。載流量導(dǎo)體產(chǎn)生磁場;當(dāng)它被放置在外部磁場中時，它將經(jīng)歷與導(dǎo)體中的電流成比例的力，以及與導(dǎo)體的強度成正比的力外部磁場。在大多數(shù)常見的直流電動機中，產(chǎn)生外部磁場高強度永磁體。每個直流電機都有六個基本部件 - 軸，轉(zhuǎn)子（電樞），定子，換向器，磁場磁鐵，和刷子。定子是電動機的固定部分。它包括電機外殼和兩個或更永久的磁極片。轉(zhuǎn)子由繞組組成。繞組是電氣的連接到換向器。轉(zhuǎn)子（連同軸和連接的換向器）旋轉(zhuǎn)相對于定子。電刷，換向器觸頭和轉(zhuǎn)子繞組的幾何形狀使得在通電時如果應(yīng)用，通電繞組和定子磁鐵的極性不對齊。該轉(zhuǎn)子將旋轉(zhuǎn)，直到它幾乎與定子的磁場磁鐵對齊。隨著轉(zhuǎn)子到達(dá)對準(zhǔn)時，電刷移動到下一個換向器觸點，并激勵下一個繞組。
直流電機的優(yōu)點
?易于理解的設(shè)計
?易于控制速度
?易于控制扭矩
?簡單，便宜的驅(qū)動設(shè)計
?比相同功率的感應(yīng)電動機小
?可變速度比感應(yīng)電機需要更少的組件
直流電機的缺點
?生產(chǎn)成本高昂
?無法在最低速度下可靠控制
?體積更大
?高維護(hù)
?灰塵
?不能在某些危險環(huán)境中使用
?比感應(yīng)電機更響亮
使用MPG控制直流電機
直流電機由波形序列器生成的序列控制，序列波形由PPG組成，并根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置改變狀態(tài)，該輸出數(shù)據(jù)寄存器（OPDR）決定輸出哪個OPT輸出（OPT5~0）引腳16位PPG定時器輸出，通過將不同的輸出數(shù)據(jù)緩沖寄存器（OPDBRB~0）加載到輸出數(shù)據(jù)寄存器（OPDR），生成各種OPT輸出組合（OPT5~0）。這樣，在多脈沖發(fā)生器輸出時可以呈現(xiàn)/不存在16位PPG定時器輸出（OPT5?0）。 PPG定時器輸出信號也從一個OPT輸出切換到另一個OPT輸出根據(jù)輸出數(shù)據(jù)寄存器（OPDR）和輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中設(shè)置的順序寄存器（OPDBRB~0）。
由于直流電機是閉環(huán)控制，因此它始終具有來自電機的反饋。 有些電機有轉(zhuǎn)子位置傳感器（霍爾傳感器），有些是無傳感器的。 對于霍爾傳感器，位置檢測多脈沖發(fā)生器中的電路用于檢測位置輸入（SNI2~0）的邊沿/電平檢測直流電機的轉(zhuǎn)子位置。 但是，在無傳感器的情況下，外部電路是需要檢測電機線圈的反電動勢并將其轉(zhuǎn)換為位置信號。該來自電機傳感器/反電動勢電路的位置信號將連接到輸入捕獲以獲得速度計算。 如果實際速度高于/低于預(yù)期，則調(diào)整PPG任務(wù)以糾正速度。
直流電機緊急停止
DTTI1控制用于在緊急情況下停止多脈沖發(fā)生器輸出。 它是由DTTI1輸入的電平“0”觸發(fā)。速度計算直流電機控制通常包含6種狀態(tài)。 MCU中的定時器記錄每個狀態(tài)使用的時間，然后總結(jié)6個州的持續(xù)時間。 結(jié)果總和是一個電循環(huán)的時間。一個電循環(huán)= T1 + T2 + T3 + T4 + T5 + T6 = Ts一個物理循環(huán)（轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈）= Ts x（極對數(shù)）因此，RPM = 60 /（Ts x（極對數(shù)））可以通過調(diào)整PPG的占空比來調(diào)整速度。多脈沖發(fā)生器直流電機波形輸出數(shù)據(jù)緩沖寄存器（OPDBR）由12個寄存器組成。 通過加載不同OPDBR寄存器進(jìn)入輸出數(shù)據(jù)寄存器（OPDR），輸出各種波形多脈沖發(fā)生器輸出（OPT5~0）。
輸出數(shù)據(jù)緩沖寄存器（OPDBR）中的數(shù)據(jù)，其地址由BNKF指定，在產(chǎn)生的寫時序，RDA2~0位被傳送到輸出數(shù)據(jù)寄存器（OPDR）數(shù)據(jù)寫入控制單元。輸出數(shù)據(jù)緩沖寄存器（OPDBR）的BNKF，RDA2~0位決定數(shù)據(jù)的順序傳輸?shù)捷敵鰯?shù)據(jù)寄存器（OPDR），OPx1 / OPx0位決定形狀輸出波形。 只要寫入時序，輸出波形就會自動更新（WTO）產(chǎn)生。
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