要進行一個完整的BLDC控制器方案設計,需要首先明確系統功能要求(或用戶需求),然后根據要求,進行總體方案設計,確定MCU選型、電路拓撲結構、I/O分配等,最后再設計原理圖、PCB、焊接調試、程序編寫等具體工作。
1.1 系統功能
以設計一簡易有感無刷直流電機控制器為例,要求設計的控制器具有以下功能:
基礎支持12~48V、500W以下,帶HALL傳感器的無刷直流電機;
支持無感控制(預留);
具有電機啟、停控制功能;
電機運轉速度可通過電位器調整;
電機速度穩定,閉環調節;
參數可通過人機界面顯示(根據需要);
電流采集、顯示;
故障保護。
1.2 整體框架設計
根據功能需求,設計的BLDC控制器要求有霍爾識別,有電機調速功能、有啟停控制功能,有指示燈指示功能,有過流保護功能,且針對120度HALL安裝位置的無刷直接電機,因此設計系統總體方案如圖1所示。關于無感控制,會額外詳細總結,在此不做體現。

圖1 BLDC控制器系統框圖
不難看出,系統由三大部分組成:人機接口(或工控接口)、CW32控制核心、電機驅動。
其中,人機接口包括按鍵、指示燈、顯示屏及電位器等部分。作為基本的人機交互接口,按鍵可以實現啟停電機功能、指示燈可以實現指示電機運轉方向及電機啟停狀態功能、通過調節電位器可以實時調節電機速度,顯示屏顯示速度設定狀態及故障狀態等功能(根據需要)。
CW32控制核心為微處理器最小系統加基本的外圍電路。微處理器通過端口的讀寫實現基本的人機交互,通過高級定時器PWM輸出功能與六路逆變電路實現電機驅動控制,通過讀取電機的霍爾狀態實現電機換相運行。控制器的最終程序將通過下載仿真器(DAPLINK)下載到CW32微處理器中,以實現電機控制的具體要求。
電機驅動電路主要為電機的驅動及功率變換控制電路,霍爾狀態反饋電路。該部分由微處理器給出6路PWM控制信號,并通過6路功率MOS逆變電路給電機U、V、W施加正確的線電壓,以實現電機的運轉。驅動電路與電機接口主要包括U、V、W接口及HA、HB、HC、VCC、GND五個霍爾接口。
結合CW32微控制器的主要特性及控制器的功能需求,這里選定CW32L011K8U6芯片作為主控MCU。
CW32L011K8U6為32腳LQPF封裝,支持96MHz主頻,FLASH存儲器有KB,RAM存儲器有KB,有16路12位ADC轉換器、
CW32L011K8U6為32腳LQPF封裝,基于 eFlash 的單芯片微控制器,且支持超低功耗控制,集成了主頻高達 96MHz 的 ARM? Cortex?-M0+ 內核、高速嵌入式存儲器(多至64KB FLASH 和多至 6KBSRAM)以及一系列全面的增強型外設和 I/O 口。
所有型號都提供全套的通信接口(3 路 UART、1路 SPI 和 1路 I2C)、1路12 位高速 ADC(14外2內)、5組通用和基本定時器、1組低功耗定時器以及 1組高級控制 PWM 定時器。
CW32L011可以在 -40℃~+85℃的溫度范圍內工作,供電電壓寬達 1.7V~5.5V。支持 Sleep 和 DeepSleep 兩種
超低功耗工作模式。是一款性價比很高的微處理器。
在即將可能到來的更高級更現實的電機控制實例中,我們將會為您帶來CW32L012和CW32L010作為微控制器的實例分析。后面,我們仍先介紹CW32L011的電機控制實例(有感部分),循序漸進。
武漢芯源半導體官網:http://www.whxy.com
CW32L011芯片數據手冊鏈接:
http://www.whxy.com/uploads/files/20250724/CW32L011_DataSheet_CN_V1.1.pdf
附圖

審核編輯 黃宇
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