無(wú)傳感器直流無(wú)刷電機(jī)DSP控制系統(tǒng)在變頻空調(diào)中的應(yīng)用(06-100)

　　此類應(yīng)用中使用的片上外設(shè)除ECCP模塊外，還有一個(gè)內(nèi)部10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。ECCP有捕獲模式(可捕獲定時(shí)器寄存器的16位值)、幾個(gè)比較器和4個(gè)PWM。在無(wú)傳感器的BDC電機(jī)控制應(yīng)用中，4個(gè)PWM通道是一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。如圖2所示，配合外部橋和4個(gè)FET驅(qū)動(dòng)器件，單片機(jī)的PWM模塊可以容易地實(shí)現(xiàn)雙向電機(jī)控制。

　　圖2中的低成本BDC電機(jī)控制系統(tǒng)在全橋PWM模式下使用ECCP。用戶可容易地配置PWM占空比，并實(shí)時(shí)改變單片機(jī)內(nèi)部振蕩器。此外，利用單片機(jī)片上的一個(gè)10位ADC來(lái)測(cè)量反向電動(dòng)勢(shì)(EMF)，PIC16F684可以容易地跟蹤電機(jī)的轉(zhuǎn)速(RPM)。 

　　本應(yīng)用中的硬件有三個(gè)主要部分。一個(gè)電源級(jí)、一個(gè)通信模塊(RS-232)和一個(gè)RPM及電流測(cè)量級(jí)。電源級(jí)包括提供BDC電機(jī)雙向控制的全H橋。PIC16F684通過(guò)RC2、RC3、RC4和RC5引腳連接到H橋。從RA5引腳通過(guò)一個(gè)RS-232端口可以將有關(guān)PWM占空比、單片機(jī)振蕩器速率、電機(jī)RPM和電流值等指令和信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)。雖然實(shí)際生產(chǎn)出來(lái)的設(shè)備很可能并沒(méi)有這樣一個(gè)通信接口，但在開(kāi)發(fā)階段這樣一個(gè)通信接口非常有用。在實(shí)際產(chǎn)品中，RA5可以被賦予不同的用途，如點(diǎn)亮狀態(tài)指示LED或者讀取電位計(jì)輸入。

　　通過(guò)測(cè)量電機(jī)的反向EMF電壓，不需額外傳感器即可以獲得電機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)。電機(jī)轉(zhuǎn)速與反向EMF電壓直接成正比。BDC電機(jī)是一種感性負(fù)載。電機(jī)上感生的電壓等于電機(jī)電感乘以dI/dt 。將對(duì)應(yīng)FET關(guān)斷(OFF)即可以測(cè)量反向EMF電壓。這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反方向流過(guò)電機(jī)的電流。PIC16F684中的ADC模塊可以測(cè)量出EMF電壓。

　　通過(guò)測(cè)量MOSFETs、QB 和 QD, 以及地之間電流檢測(cè)電阻上的高端電壓可以獲得電流值。 選擇適當(dāng)?shù)碾娮柚禃r(shí)需要考慮最大電流和功耗。PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)BDC電機(jī)。H橋電路僅在PWM信號(hào)處于高電平時(shí)才吸收電流。采用一個(gè)采樣和平均算法在多個(gè)PWM周期測(cè)量結(jié)果的基礎(chǔ)上算出電流值和電機(jī)轉(zhuǎn)速。

　　對(duì)低成本高能效BDC電機(jī)解決方案感興趣的Microchip公司主要客戶對(duì)于PIC16F684外設(shè)的定義做出很大貢獻(xiàn)。目前，Microchip正與幾大設(shè)備生產(chǎn)商合作，他們迫切希望將現(xiàn)有BDC電機(jī)控制電路更換為更為智能和先進(jìn)的單片機(jī)解決方案。