ARM LPC2101 的无刷直流电机控制方案

摘

  要:阐述使用低成本的 ARM7 LPC2101 微处理器设计无刷直流电机的控制方案; 详细地

介绍微处理器、

MOSFET 驱动和 MOSFET 的原理设计和程序流程，以及与电机保护相关的

技术及处理方法，如电机稳定运行状态机，降低电机噪声，软件防止电机陡转等。该方案可
以应用在打印机、电动自行车、洁牙机等电机控制产品上。

关键词

:LPC2101 ARM7 无刷直流电机控制 反电动势 状态机

　　

LPC2101 是基于 16/32 位 ARM7 CPU 嵌入高速 Flash 闪存的微控制器，具备高性能，

小体积封装，低功耗，片上可选择多种外设等优点，应用范围很广。其具备的多种

32 位和

16 位定时器、10 位 A/D 转换器和每个定时器上 PWM 匹配输出特性，尤其适用于工业控制。
　　无刷直流电机是一种易驱动电机，适用于变速和启动转矩很高的应用，它的使用范围
从大规模的工业模具到调光控制的小型电机（

12 V 直流电机），外形和尺寸也是各种各样。

1 无刷直流电机的基本原理

图

1 无刷电机组成

　　无刷直流电机一般
由定子、转子和金属壳
体等组成，如图

1 所示，

通过反向极性的吸引产生扭矩使电机运转。一旦转子开始运转，固定的刷子和转子部分将不
断反复地连接、断开，电动势和反电动势在转子旋转过程中产生，新的电极总是和定子极性
相反。由于这种变换是固定的，因此转子以一种固定的形式运动。通过给电机施加反向电压
和反向的转子线圈电流，使南北极性翻转，电机改变其运动旋转方向。
　　速度和电机的扭矩大小是依据电机旋转产生的磁场强度来控制的，而电机的旋转能量
是依赖于通过电流大小来控制的，因此调整电机转子的电压和电流可以改变电机的速度。本
电机速度的控制是根据

LPC2101 微控制器的 PWM 信号的变化而产生的。

2 无刷直流电机的控制
　　

2.1 双向旋转