簡化BLDC馬達設(shè)計的FOC控制技術(shù)

FOC 方法可以讓馬達在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)順利運轉(zhuǎn)，在零速時產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩，并能夠快速加速和減速。事實上，由于馬達的尺寸小、成本和功耗低，無傳感器 FOC 的諸多優(yōu)勢使其在對性能要求較低的應(yīng)用中成為廣受歡迎的選擇。

特定應(yīng)用解決方案

即便如此，實現(xiàn)無傳感器 FOC 需要復雜的數(shù)學算法，這對于普通設(shè)計人員來說可能并不熟悉。在過去，設(shè)計師們通常依賴于復雜的數(shù)字訊號處理 （DSP） 芯片來實現(xiàn)無傳感器 FOC。以快捷半導體的 FCM8531 為例，它為工程師們提供了專門的解決方案，使得開發(fā)無傳感器 FOC 應(yīng)用變得更為容易。

針對采用無傳感器磁場導向控制 （FOC） 的系統(tǒng)，快捷半導體提供了一種配置有并行核心處理器的特定應(yīng)用控制裝置 FCM8531。 如圖 1 所示，F(xiàn)CM8531 由一個先進馬達控制器 （AMC） 處理器和一個 8 位兼容 80C51 的 MCU 處理器組成。

圖二 ： FOC馬達控制 IC功能方塊圖（以FCM8531為例）

AMC 是一個專為馬達控制而設(shè)計的核心處理器。它整合了一個可配置的處理核心處理器和外圍電路，執(zhí)行無傳感器 FOC 馬達控制。系統(tǒng)控制、用戶接口、通信接口和輸入/輸出接口均可通過嵌入式 80C51 MCU來針對不同的馬達應(yīng)用進行程序設(shè)計。

FCM8531 的并行核心處理器的優(yōu)勢是，兩個處理器可以獨立工作，相互補充。 AMC 處理專門用于馬達控制的任務(wù)，如馬達控制算法、PWM 控制、電流檢測、實時過電流保護和馬達角度運算。 嵌入式 MCU 通過通訊接口向 AMC 提供馬達控制命令，來執(zhí)行馬達控制活動。 復雜的馬達控制算法在 AMC 中執(zhí)行，因此，這種方法可減少軟件負擔，并簡化控制系統(tǒng)程序。

我們?yōu)橛脩籼峁┛捎糜陂_發(fā)軟件、編譯程序及進行實時調(diào)試的馬達控制開發(fā)系統(tǒng) （MCDS） IDE 和 MCDS 編程工具。設(shè)計人員可從函式庫中選擇適合的函式，快速編譯程控功能和通訊協(xié)議，從而實現(xiàn)以前只能在高層次 DSP 上實現(xiàn)的效果。

結(jié)論

從能耗角度來看，消費類電子產(chǎn)品和工業(yè)設(shè)備從傳統(tǒng)的 AC 馬達過渡到體積更小、更為高效的 BLDC 馬達具有重大意義，但設(shè)計 BLDC 控制算法的復雜性阻止了工程師們實現(xiàn)這種過渡的積極性。為 BLDC 馬達控制而專門設(shè)計的專用 IC，如快捷半導體的 FCM8531，使開發(fā)人員更易于采用 BLDC 馬達，有助于加快向更高效模式的過渡與轉(zhuǎn)換。