幾種創(chuàng)新方法簡化電機控制設計

　　用于控制速度的"時戳"
　　閉合回路系統(tǒng)中的大多數(shù)控制器采用至少一個專門的比較儀，來探測反電動勢信號的零交叉點，從而使輸出的驅動脈沖得以調整，以便適當調節(jié)電機的速度。通過采用模數(shù)轉換器取代比較儀與計時器的共用，基于 ZiLOG 的 Z8 Encore! MC 電機控制 MCU 系列的實現(xiàn)方法取消了對比較儀的需求。在這種情況下，模數(shù)轉換器通過在后臺運行計時器而對反電動勢電壓進行取樣。

　　一旦模數(shù)轉換器對反電動勢零交叉點進行取樣，計時器就會讀數(shù)。讀出的數(shù)據(jù)記錄在寄存器中，并反過來提示計時器輸出 PWM 脈沖，以便有效地調整電機速度。這種"時戳"方法形成了用于閉合回路速度控制的更簡單、更具成本效益的系統(tǒng)。

　　故障反應
　　在無刷直流電機驅動的設備中，不同原因都可導致電流過大的故障，除非安全設施設計十分完善，否則這些故障有時會帶來破壞性影響。電機繞組短路、電機引線的短路、機械驅動和聯(lián)接問題、轉子卡殼、電力設備拋錨或熄火以及其它很多問題都可能發(fā)生。其中一些問題是永久性的，另一些則只是臨時性的。任何問題引起的電流過大狀況都一定會導致電機中止。保護電路必須迅速反應，但并不是要在發(fā)現(xiàn)故障時全面觸發(fā)整個系統(tǒng)的關閉，而應實行 PWM 輸出的實時停止，直到不再發(fā)現(xiàn)故障情況才恢復正常運行。在這種情況下，如果持續(xù)存在電流過大的狀況，才需要全面關閉系統(tǒng)。

　　為檢測電流過大的情況，電機控制微控制器整合了輸入元件（如比較儀）。在大部分情況下，電流信號是發(fā)送到模數(shù)轉換器中的。由于在輸出阻止 PWM 信號之前，數(shù)據(jù)處理需要一些時間，這種方法有一個較大的缺點。反過來說，最終的數(shù)據(jù)處理反應時間可能會在下一輪轉換周期之后延遲關閉系統(tǒng)，從而造成嚴重的損壞。

　　為避免因模數(shù)轉換器造成的處理延遲，PWM 模塊直接與一個電流過大比較儀連接，從而保證系統(tǒng)關閉能真正以實時模式實現(xiàn)。這種方法不僅改善控制器的故障感應能力，同時規(guī)避了傳統(tǒng)方法的一個弱點。即，如果控制器時鐘即將停止工作，此時為應對電流過大故障而關閉系統(tǒng)不會帶來危險，但如果牽涉到系統(tǒng)的模數(shù)轉換器就會有危險。

　　感應配置減小了對時間的依賴性
　　設備控制器幾乎總是依靠經(jīng)由繞組感應電流，使用傳感器和無位置傳感器技術，而與模數(shù)轉換器協(xié)力來監(jiān)控電機的速度。一般情況下，模數(shù)轉換器所取的樣本與 MCU 所取樣本同步。

　　在此過程中，模數(shù)轉換器對產(chǎn)生的信號取樣并將結果傳送給處理器。而處理器則將綜合 PWM 的換流輸出以控制電機速度。

圖注：ZiLOG 電機微控制器整合了設備中驅動多相電機和單相電機所需的所有邏輯和輸入/輸出功能

　　感應、處理和調節(jié)電機速度的更好方法仍然存在，在提供異步操作的同時，使數(shù)據(jù)處理費用降至最低。在這種配置中，通過在片上集成運算放大器和一個取樣與控制模塊，用來當作"保持"時間的周期間輸入信號值，這樣取樣結果就可用于優(yōu)化中央處理器的處理周期，而且不要求正好與輸入信號同步。此外，ZiLOG Z8 Encore! MC 微控制器對運算放大器的片上整合降低了總體的系統(tǒng)成本。該目標的實現(xiàn)進一步證實了電機控制8位微控制器的高效和強大的特性，即擁有足夠的成本運行應用產(chǎn)品的多種具體功能--例如控制顯示、指揮和監(jiān)控設備程序、探測并標明服務問題--與此同時也不斷保持電機能耗的最佳值。