关于硬件:专为无刷直流电机设计的单片机现取代有刷已成大势

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在节能减排曾经成为消费者的新需要时,各种工业企业也开始了转型,配合国家的政策向节能减排倒退。在能源局部,要想配合节能减排的方针政策,次要就是进步技术,抉择适宜的电机,那么什么电机既能满足生产需要又能做到节能减排呢?

有刷电机与无刷电机

由上图动画能够看到:在磁场中搁置线圈,通过流动的电流,线圈会被一侧的磁极排挤,同时被另一侧磁极所吸引。电机中的换向器局部是靠电刷供电的,电刷的地位在转向器上方,随着旋转一直挪动。通过扭转电刷的地位,可使电流方向发生变化。换向器和电刷是直流电机旋转所不可或缺的构造。

无刷电机

无刷直流电机的定子(Stator)是线圈(Coil)绕组电枢,转子(Rotor)是永磁体。如果只给电机通以固定的直流电流,则电机只能产生不变的磁场,电机不能转动起来,只有实时检测电机转子的地位,再依据转子的地位给电机的不同相通以对应的电流,使定子产生方向平均变动的旋转磁场,电机才能够跟着磁场转动起来。

无刷直流电机以电子换向器取代了机械换向器,所以无刷直流电机既具备直流电机良好的调速性能等特点,又具备交换电机构造简略,无换向火花,运行牢靠和易于保护等长处。

无刷电机能够应用直流电源或者是交流电源供电,满足各种行业的不同需要,同时无刷电机的体积要比同功率的有刷电机 30% 以上,装置更为不便正当。最重要的是,无刷电机的电能转化率达到 80% 以上,比其余电机要节能 50%。

电子产品大都在遵循“摩尔定律”,唯独电机产业近 20 年来没有任何更新换代——但随着半导体组件如功率组件 (MOSFET),微控制器(MCU),驱动组件(Gatedriver) 的遍及,使得无刷直流电机的总成本升高很多,BLDC 直流无刷电机技术代替传统电机曾经势在必行。

据国家统计局统计,2010 年以来,无刷直流电机 (BLDC) 行业支出连年减少,2016 年为 189.2 亿元,同比增长 22.3%,中国无刷直流电机 (BLDC) 的市场前景较为乐观,市场规模将进一步扩充。预计将来五年,行业增速仍将放弃在 20% 左右的程度,到 2022 年行业市场规模将达到 565 亿元左右。

专为无刷直流电机设计的单片机

相较于传统直流有刷电机的电刷因长期磨损的关系须要始终颐养保护,直流无刷电机不应用基于电刷的机械式换相,而是采纳电子式换相,配置适当的驱动器来管制电机换相,能够提高效率且绝对宁静与省电,在古代许多家电、工业利用中都能够看到直流无刷电机。

高性能的 BLDC 电机置信是将来电机倒退的重要趋势;与此同时,终端消费市场对电机驱动管制不再仅限于电机启停,定速变档等,还须要具备高性能,低噪音,效率低等要求;MCU 作为电机驱动管制的大脑,变得尤为重要。

察看近年来的 MCU 市场规模,中国通用 MCU 产品中,32 位 MCU 产品占比最高,达 54%;其次为 8 位 MCU 产品,占比达 43%。与寰球 MCU 产品构造占比相比,中国 16 位及 32 位 MCU 产品占比仍较低。思考到 8 位的单个芯片比 32 位芯片要便宜很多的事实,8 位的出货量其实远高于 32 位的。

可见得 32bit/8bit 的抉择不属于「是非题」,还是要视利用端而定。一般来说,管制型或大量须要位元(bit)运算的利用依然会抉择 8bit MCU。此外,8bit MCU 有些架构上的特点,如可较节俭程式空间与升高中断提早。

在许多嵌入式设计上,8 位 MCU 比 32 位领有更容易设计的劣势,依循 8 位架构的软件和硬件比起 32 位将更为繁难。

BD66FM5250 作为一款 8 位高性能精简指令集 Flash 单片机,它高度集成多种个性,专为无刷直流电机利用而设计。

在存储器个性方面,Flash 存储器可屡次编程的个性给用户提供了较大的不便。除了 Flash 程序存储器,还包含 RAM 数据存储器和用于存储序列数据、校准数据等非易失性数据的 True EEPROM 存储器。此外通过应用 IAP 性能,便于用户间接将测量的数据存储至程序存储器中或进行应用程序更新。

此单片机具备性能良好、功耗低、I/O 应用灵便的个性,外加集成有定时器模块、外部振荡器、多通道 A/D 转换器、D/A 转换器、运算放大器、脉宽调制性能、16 位捕获定时器模块、比拟器、电机爱护模块、霍尔传感器地位检测性能、UART 接口性能、16 位 MDU、时基、低电压复位、低电压检测、暂停和唤醒性能。

虽是一款专为无刷直流电机利用而设计的单片机,但其弱小的性能使得 它能够广泛应用于 A/D 产品中,例如传感器信号处理、电机驱动、工业管制、消费类产品和子系统管制等。


合泰与华秋联合推出基于 BD66FM5250 定制的五节锂电池 BLDC 冲击扳手利用计划,可利用于脚手架冲击扳手等畛域。

01 利用个性
■ 操作控制:VR 无级调速、正反转管制
■ 档位显示、档位切换、断电档位记忆
■ 反转自停性能,断电性能记忆
■ 延时断电性能,关机后零耗费
■ 提供电压爱护、过电流、过温及堵转爱护性能 

02 工作原理
电机管制工作原理简介(以 BD66FM5250 为例),分为转向与转速管制两个局部。

03 方框图

 

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