有許多不同方法使用反電動勢確定轉子位置，其中最常見和最可靠的一種是過零檢測。當其中一個反電動勢信號轉換并過零點時，控制器需要切換相的模式。此過程稱為換向（見圖2）。為使轉子保持向前轉動，在發生過零和換向之間的時間內必須進行相移，電機控制器必須計算和補償該相移。一種實現過零的簡單方法是，假設每當任一相的反電動勢達到VBUS/2時就會發生過零事件。

　　圖2：反電動勢過零

　　利用幾個配置為比較器的運放，可輕松實現該方法。但是，該方法中存在幾個問題。首先，反電動勢通常小于VBUS，因此過零事件不一定發生在VBUS/2。此外，每相的特性可能不同，因此一個相的過零反電動勢電壓可能與其他相的過零反電動勢電壓不同。最后，這個過于簡單的檢測方法會導致檢測的反電動勢信號出現正負相移。

　　在實際電機中，過零閾值電壓變化很大。幸運的是，這個變化的閾值電壓等于電機中性點電壓，因為電機中性點是全部三相反電動勢的平均值。因此，只要任一相的反電動勢等于電機的中性點，就會發生過零事件且控制器需要換向。這可以通過電阻和運放完成，或者使用控制器自身的ADC模塊和軟件實現。利用可編程控制器（如dsPIC? DSC），每相的反電動勢都可以使用ADC模塊采樣，并且利用三個反電動勢信號的平均值可輕松使用軟件重建中性點。隨后，軟件可將該值與檢測到的三相的反電動勢進行比較，并檢測過零事件何時發生。發生過零事件后，控制器使電機換向，然后整個過程重復執行。因此，通過使用電機的反電動勢和檢測過零，可從系統中除去傳感器，同時保持相同的性能水平。

　　在實際系統中，無傳感器運行方式還會遇到其他困難。首先，在低速運行時，反電動勢非常小，很難檢測到。因此，在電機開始快速旋轉，快到產生足夠大的反電動勢以在無傳感器模式下運行前，控制器必須猜測轉子位置。可軟件編程的控制器使系統啟動方式可根據特定應用進行調整，從而減少此問題的影響。另一個問題是MOSFET的開關噪聲。由于MOSFET通過開關操作來更改每相的電壓，這會將噪聲引入到由控制器ADC模塊檢測的反電動勢中。需要過濾掉這種噪聲，以精確重建每相的反電動勢。DSC的處理器內建DSP引擎，可輕松處理實現數字濾波和消除開關噪聲所需的計算。其他挑戰來自特定設計的特性。但是，使用可軟件編程的控制器通常會使這些挑戰更容易解決，就像本文提及的兩個問題的解決方案一樣。

　　通過示例進行研究和實驗使得學習新技術更為容易。專為無傳感器BLDC控制定制的開發工具大大簡化了學習過程并加快了產品開發。過去，利用開發工具學習需要付出昂貴的金錢和時間成本。市場上的新工具正在改變這一局面。例如Microchip的電機控制入門工具包，其成本低于100美元，而且包括詳細的應用筆記、示例軟件和硬件原理圖（見圖3）。電機控制器供應商（包括Microchip）通常會在其網站上提供免費的軟件和硬件文件，使學習過程更輕松。

　　圖3：低成本無傳感器BLDC開發工具包

　　總之，無傳感器BLDC控制允許從系統中除去傳感器及相關接線。利用新的開發工具和電機控制器，學習如何將無傳感器控制添加到系統中比以往更容易。電機控制器供應商的應用筆記詳細介紹了無傳感器算法的優缺點，并提供示例軟件對理論進行補充。過去售價數百美元的開發工具現在不到100美元，而且實現無傳感器電機控制算法所需的硅器件批量訂購時的單價現在也僅約1美元。隨著電子電機市場的持續增長，對BLDC電機系統的需求也將增長且成本壓力將上升。無傳感器技術正率先滿足這些新需求。

——本文選自電子發燒友網12月《處理器與DSP特刊》“透視新設計欄目”，轉載請注明出處，違者必究！

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