驅動永磁無刷直流電機的嵌入式微控制器

一、 概述

永磁無刷直流電機（Permanent Magnet Brushless DC Motor以下簡稱PMBLDC）由于其固有的特點，在家用消費類產品（空調、冰箱、洗衣機）和IT 周邊產品（打印機、軟驅、硬驅）中得到廣泛的應用。它具有結構簡單、高效、低噪聲、高功率密度、啟動扭矩大、壽命長等其它種類直流電機無法比擬的特性。我國是稀土大國，稀土永磁材料經過這幾年的發展，已經有了一定的規模，質量和數據都有較大的提高，價格已不斷下降，這將大大促進PMBLDC工業發展。可以預計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以下電機傳動的主角。

永磁無刷直流電機性能的發揮，除電機本身的設計以外，還要靠驅動技術和實現這一驅動技術的驅動板來保證。驅動板是永磁無刷直流電機電機關鍵的一部分。它的性能將直接影響整個驅動系統的性能指標。隨著電子產品向數字化方向的發展，MCU已大量應用。永磁無刷直流電機的驅動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，通過一定的控制方法，來達到預定的控制目標；同時把當前電機狀態及一些基本參數返回給上位控制的MCU。由上述對 PMBLDC驅動板應達到的功能可知，此類驅動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。考慮到目前國內對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，價格低廉，最高時鐘頻率可達40MHz的Infineon C504嵌入式微控制器。

二、 C504的硬件驅動模式

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工作在硬件驅動模式時，cout3可以調cc0,cout0,cc1,cout1,cc2,cout2上面，而且其輸出的時序由INT0，INT1，INT2編碼控制。

在圖1中，左邊的fosc/2是整個單元工作的時間基準；