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一种可靠实用的无刷直流电动机单片机控制方法

解’ 恩，刘卫国，侯红胜，杨’ 前

（ 西北工业大学，西安’ .&)).-）

摘’ 要：选取经济、简单的单片机 (!+/0-)1& 为控制核心，尽可能简化无刷直流电动机控制器
的设计，实现电动机的速度闭环控制。其中 23"、数字闭环和逻辑解码以及闭环抗扰都由软件
完成。电机已用于工程实践中，运行良好。

关键词：无刷直流电动机；单片机；速度闭环；脉宽调制

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收稿日期：-))$*).*&&

?@ 控制器硬件设计

功率主电路采用经典的三相全桥结构。电机

三相星形接法。对于中小功率控制器，主功率管

一般选用 "@PZ6!。

如图 &，功率驱动电路选取 5[-&#) 为功率驱

动芯片。一片可驱动三相全桥 $ 只功率管，并带有
过流保护，外围电路简单，可靠性高。5[-&#) 上 #
管自举供电，电流采样电压 !

EW,$-

经电位器 [, 分

压后送入 / 脚，当该脚电压超过 )\ 1 ]（ 内部电路
为电压比较器） 时，5[-&#) 过流保护，关断 $ 路
输出信号，并且 + 脚（ @0 门输出） 变低电平。通
过调节电位器 [, 可调节过流保护值。

控制电路采用单片机控制，23" 发生、速度

闭 环 控 制、 逻 辑 解 码 以 及 抗 扰 动 均 有 软 件 实

现

［#*,］

。从 图 中 可 看 出 控 制 电 路 只 有 单 片 机

（(!+/0-)1&，带 - ^ 可编程闪存） 和外围数个阻

容构成，结构相当简洁，从而提高了控制器的可

靠性。_2& 接电机的位置传感器。由于霍尔位置传
感器为 @0 门输出，所以外加上拉电阻 "&、"- 和

"#。## 的作用是单片机上电复位，& 脚内部带有

下拉电 阻，因 而 外 部 省 略。2&\ & 输出保护 指 示，
当 2#\ . 变低电平时（ 5[ -&#) 检测到过流），单片
机检测 到 过 流，同 时 将 2&\ & 变 高，发 光 二 极 管

W&, 点亮（ 2&\ ) 和 2&\ & 内部无上拉）。_2- 和 _2#
为外部按钮，用于加速和减速调节。

A@ 软件设计

AB ?@ 23" 发生

单 片 机 实 现 23"， 就 要 用 到 定 时 器。

(!+/0-)1& 定时器有 - 个 !) 和 !&。其工作模式有

, 种。本设计中选用 + 位自动重装模式。选用此模

式有以下两个原因：一方面定时器 + 位可定时 &!A

‘ -1$ !A（ &-" 晶 振），23" 开 关 频 率 可 选 择 ,

^?S。若选择 &$ 位定时，23" 频率过低。另一方
面，自动重装有利于节省指令，从而使得在占空

比较大或较小时输出比较准确。

设计中选择 !& 工作于 + 位自动重装模式。!&

中断服务程序流程如图 - 所示。其中 23" 是位定
义，?a !5"6 是 高 电 平 时 间 存 储 寄 存 器， 8 a

!5"6 是低电平时间。注意要保证 ?a !5"6 % 8a

!5"6 b -1)， 这 样 才 能 保 证 开 关 频 率 为 , ^?S。

P35!0?a !6"2 是 $ 路驱动信号解码输出。这样

—

+

.

—

微电机’ -)). 年’ 第 ,) 卷’ 第 - 期（ 总第 &1+ 期）