無傳感器、無電刷的電動機控制設計實現

技術不斷在向前邁進，新出品的電子元件簡化了電動和控制器的設計，對於工程師開發電器用具設計并從無電刷電動機操作上得著莫大的好處是擔當一個重要角色。

　　無電刷電動機（Brushless Motor）的應用設計越來越多都是傳統上依賴DC和異步電動機。主要的好處一般包括無電刷電動機的單位成本和能以電子方式控制速度和轉距，這不單節省機械設計，而且還使到在家用電器、電風扇、壓縮器及工業傳動機器上達至節能目的，傳統的做法是在關閉與全速的浪費操作之間交替地進行。

　　無電刷電動機控制算法（CONTROL algorithm）需要轉子位置數據來計算脈寬調制（PWM）輸出，但是采用比如霍爾效應（Hall Effect）器件之類傳感器來檢測轉子位置卻加增成本和復雜性。并且也使到可靠性構成挑戰。因此，設計師要敏銳地以無傳感器檢測方式來獲得轉子位置數據。

圖1. 使用56F8013設計無電刷直流電動機控制系統。

　　為此，具備有DSP（數字信號處理）功能的新一代微控制器提供足夠的計算能力，支援復雜的電動機控制策略，包括計算一般必須由附加傳感器來采集的速度與位置數據。另一方面，也提供功率模塊，此是采用智能功率技術將功率型MOSFET或IGBT與電流測量功能結合一體。這樣簡化了功率電路的設計，令到一個密集而獨立的方案很容易組合到最終產品上。

　　電動機類型

　　在電動機控制系統中有四個核心部位應予凸顯，它們是：

　　—控制單元∶這是根據輸入信號和來自傳感器數據執行精密的位置與速度估計算法，控制單元也管理與電動機有關的系統保護。

　　—功率變換器∶這是提供電源來驅動電動機，并由DSP經特殊界面控制。

　　—傳感器∶傳感器傳統上乃用來回饋電動機的位置數據，DSP以此來計算電動機所需的驅動功率。

　　—輔助電路∶加上電源和一般保護電路，合成無電刷電動機控制器設計。