基于硬件的無刷直流電機

　　還可以完全由硬件來實現過電流探測，以實現快速和低成本電機保護。圖6顯示了過流保護實現的框圖。

　　通過電源逆變器模塊(圖6中的R1)的接地線路中的分流電阻測量電機電流。該電壓在電路板上做電平偏移，并連接到微控制器的模擬輸入引腳(標有CURRENT)。

　　該輸入電壓被傳送到集成的可編程增益放大器(PGA)。PGA對輸入電壓和基準電壓(緩存的模擬電源電壓的一半，vdda)之間的壓差進行放大，并連接到比較器的輸出。電壓電位與電流限值進行比較，電流限值設置到寄存器中，通過8位電壓DAC轉換為模擬電壓。該比較器的輸出連接到PWM的硬件kill輸入，當超過電流限制閾值時切斷PWM輸出。這樣為無刷直流電機提供了周期性的電流限制。圖4左側顯示了過電流保護實現原理圖。

　　如要配置期望電流限值的過電流保護，必須選擇合適的電阻和電流限制閾值。過流探測分流電阻的值是電機操作上限和探測塊的魯棒性的折衷值。對于給定的電流限值，必須通過電機電流產生足夠大的電壓變化，以準確地探測與比較器的變化。但是，電阻的增加加大了逆變器的接地電壓，減少了驅動電機的空間。

　　電流限制閾值和電阻值與下列公式相關，其中gain為PGA的增益，Current是期望的限值，Vref是電平偏移基準電壓：

　　例如，某個應用需要2安培的過電流保護限值，選擇0.02Ω的分流電阻R1，PGA配置增益為8。這樣得到電流閾值電壓為: 0.02Ω×8×2A = 320mV + Vref = 320 mV + 1.65V = 1.97V。要生成該電壓，應使用集成的8位DAC。

　　由于降低了CPU的處理要求，通過硬件實現無刷直流電機控制的方式具有許多好處。采用硬件控制，CPU可以執行其它系統任務，從而降低了整個電機系統的峰值處理需求，降低系統功耗和成本;并且，由于硬件轉換，可以進行更高級的集成，允許集成用戶接口功能，例如CapSense電容式觸摸按鈕或LCD驅動。甚至可以通過一個微控制器完全獨立地多個電機控制。這在以前是不可能的，因為如果CPU被兩個電機中斷，立即可以看到一個電機的PWM更新出現延遲，導致其無法順利運行。PSoC3在硬件方面可以控制多達6個獨立的帶傳感器無刷直流電機，微控制器可以自由運行其它系統任務。電機具有獨立的硬件互換邏輯和完全獨立的速度控制。

　　然而部分需要電機的產品，不具備控制電機和用戶接口功能，這是由于馬達和按鈕或顯示的不在相同的位置，在這樣的應用中，會大大降低成本。例如，冷凝器電機、鼓風電機和潛在振動空氣方向電機的墻內交流電源。并且，還配備按鈕、顯示器和裝置紅外遙控器。在此之前，大部分功能都必須通過多個板上的多個微控制器執行。隨著硬件更新換代，可以集成到一個微控制器上，大大降低了成本。