【技术】晟矽微电机控制DEMO板硬件介绍
本文晟矽微将对电机控制DEMO板硬件进行介绍，文章将从电源电路部分、霍尔电路部分、逆变器电路、MCU外电路4方面做介绍。
1、电源电路部分
电源部分采用分离器件搭建降压电路，电机为24V，所以输入电源为24V，经过以A1013为主的电路之后变为15V。电路原理图如图1所示。
15V到5V部分采用常用的7805，并联两个分流电阻散热使用。具体上电过程波形如图2所示。
上图2中，粉色的通道3为图1中的C12正端波形；黄色通道3为二极管D2与A1013连接处的波形；蓝色的通道2为电容C4的正端波形。可以发现整个上电过程可以分为五个过程。具体看图3。
阶段1
电源刚上电的时候，C12电容通过电阻R6充电，电容C4通过电阻R2、R3、R4充电，由于给C12电容充电的时间常数比给C4电容充电的时间常数小（具体时间常数及时间常数的影响参加本小编上一篇“RC电路知多少”），所以电容C12充电速度明显比电容C4快很多，从图3可以看出粉色通道斜率上升很快，蓝色通道2斜率上升很慢，一直持续到时刻1。
阶段2
电容C12已经充满电，电容C11通过R2、R3、R4及L1、R12充电，并且充到可以使三极管Q8打开，此时A1013开始工作在开关状态，电容C4通过电阻R2、R3、R4和R6、A1013、L1交替充电，图3表现就是黄色的通道1在0V和24V之间不断切换；并且可以观察到，这一过程的电容C4明显充电速度比第一阶段快很多，这就是因为R6、A1013、L1也参与到C4充电过程。
阶段3
C4电容充电到一定量的时候，7805开始工作，电容C1开始充电，+5V信号逐渐有电量，但是不足以通过R26让Q8保持常开状态。电容C12正端电压急剧下降，直到+5V信号电压足以让Q8保持常开状态为止。
阶段4
Q8保持常开状态，由于电感L1的存在，此时电容C4的时间常数相对电容C12的时间常数更小，C4开始快速充电，直到+15V信号充到15V。
阶段5
当+15V信号电压超过15V的时候，由于电阻R27、R38及R42的作用，Q8开始不断的开关，保持+15V信号为15V左右（具体计算可以根据基尔霍夫电流定理对电阻R27、R38、R42和稳压管DZ1求解），此过程由于C4电容电量基本保持稳定，所以电容C12开始快速充电。
2、霍尔电路部分
使用图4电路对霍尔信号进行捕获，MS32F031中的Timer2配置为霍尔捕捉模式。使用高级控制定时器Timer1产生PWM信号驱动马达，用另一个Timer2定时器作为“接口定时器”来连接霍尔传感器，3个定时器输入脚（CC1、CC2、CC3）通过一个异或门连接到TI1输入通道（通过设置TIM2_CR2寄存器中的TI1S位来选择），“接口定时器”捕获这个信号。本应用中使用的霍尔为120°霍尔，其他使用的还有60°的霍尔。120°霍尔随直流无刷电机定子位置变化的三路输出波形见图5。
3、逆变器电路
驱动直流无刷电机运行需要三相全桥逆变器，把MS32F031中的Timer1配置为输出模式，并且三对独立输出模式，使能外部刹车停止PWM信号。为了防止由于“米勒电容”引起的上下管误直通，在MOSFET的栅-源极之间加如电阻R20等用来放电。具体逆变器电路见图6所示。
栅极电阻R14等可以根据实际需要的mosfet开关实际调整阻值，以达到满意的效果。
4、MCU外电路
MS32F031的PWM输出电路见图7所示，使用PA8-PA10及PB13-PB15作为PWM的六路输出。PB12使能PWM刹车输入，有效控制因为过流引起的炸管等现象。本例中六路PWM输出均为高电平有效状态。
MS32F031的Timer2作为霍尔捕获端口使用见图8，配置PB3、PB10及PA15作为捕获引脚，使用Timer2的CH1-3通道可以更灵活的使用霍尔捕获功能。
MS32F031自带的运算放大器可以更方便用户对母线电流进行放大，本例中母线电流采样电路如图9所示，运算放大电路如图10所示，对应的MCU内部运放如图11所示，使用内部自带的运算放大器2，运算放大器2的同相输入端或者输出端可以作为比较器2的同向端输入，比较器2的反向端通过分压电阻进行需要的最大保护电路设置，这样的级联使用可以更好的保护电机控制器。
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