【应用】可实现反电势过零检测的MCU，让无人机电机转动更平稳
【摘要】在无人机无刷电机控制方案中，SILICON LABS的8位MCU EFM8BB不仅能对电机驱动电压的电流传感器进行测量，还能实现反电势过零检测技术，使无刷直流电动机在运行期间，产生更低的电流纹波和降低转矩脉动。
无人机的快速发展对其性能也要求也进一步提高了，决定无人机的性能除了飞行控制系统外，由电调组成的动力系统的稳定性和可靠性也是非常重要的因素。Silicon Labs的8位MCU凭借多年技术应用，从C8051F33x到现在的EFM8BB系列，在航模电调上有着非常成熟的应用，国内诸多电调厂家一直沿用至今。
EFM8BB系列MCU，内含12bit高性能ADC和DAC（部分），具有丰富的通讯接口，例如，spi、IIC、UART等。该系列MCU具有3*3mm的最小封装，同时具有数字交叉开关等功能，减小了PCB的面积，增加了布板的灵活性。其集成了PWM，最多可达6路PWM输出，非常适合用BLDC的控制。
下图为无刷电调硬件框图：
图1：无刷电调硬件框图
无刷电调的硬件主要包括主控MCU、门极隔离驱动、三相反相电路、电流检测电路、过零检测、滤波电路和衰减电路等组成部分。其中过零检测部分是电调驱动的难点，是电机转动是否平稳的主要决定因素之一。利用EFM8BB实现的反电势过零检测技术具有一些独有的优势：通过复杂的计算后可以得知，当电流流过终端电机时，开启的终端不产生任何过零信息。因此，需要一个跟踪信号来关闭比较器的输入，使得当电流流过开启的终端时，这个比较器实际上是不使用的。采用这种方法使冲出来的反电动势信号不良的部分不占用CPU。这样在无刷直流电动机的运行期间，将会产生更低的电流纹波和降低转矩脉动。
EFM8BB系列MCU具有2-64K的flash，0.25-4.25K的RAM，可根据不同的设计要求选择合适的型号。其本身还集成有内部温度探测功能，可以省掉外部温度探测器，是BLDC控制设计中的不二之选。
此外，EFM8BB系列还具有如下的功能特性：
• 流水线式8位C8051核心，最大工作频率达50MHz
• 5V容差I/O引脚
• 多达20个通道的12位模拟数字转换器(ADC)
• 两个低电流模拟比较器
• 3通道增强型PWM/PCA
• 多达5个16位计时器
• 丰富的通讯外设UART、SPI和SMBus/I2C
• 灵活的引脚映射交叉开关
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