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硬件实现整个控制器的硬件
系统框如示。整个系统由

3

部分组成：

ST7MC 及其外围电路、IRS2003MOSFET 驱动桥、6 个功率 MOSFET 组成的开关

矩阵。硬件系统框图

ST7MC 对电机的控制主要由片内的 MTC 控制器来完成。无刷直流电机

内的

3 个霍尔元件检测出当前转子的位置，并将此信号传输给 ST7MC 产生中断，ST7MC

根据传来的霍尔信号查表，找出下一时刻应该通电的

2 相，经由 MCOx 端送给 MOSFET 驱

动桥

IRS2003，由 IRS2003 控制 MOSFET 的导通驱动电机旋转。同时将此时的电源电压值、

回路电流值、转速值、占空比经

RS232 传给上位机或显示屏，供用户调试或作为指示用。

　　电压检测主要是通过功率电阻分压来检测蓄电池的当前电压，让检测到的电压值与欠
压值比较。过流保护分

2 种情况：一是电机运行电流不能超过额定值，此情况是对下臂

MOSFET 的漏极电流进行采样，放大一定倍数后与参考电压比较，如果取样电压大于参考
电压，则将

PWM 占空比按设定的比例下降，达到减小回路电流的目的；二是电机启动时

或意外故障时的大电流保护。温度检测通过热敏电阻不锈钢管热器对控制器的环境温度进行
监控，以确保控制器芯片工作在允许温度。刹车输入是将外部刹车电信号作为优先级最高的
中断，只要有刹车信号输入，

ST7MC 将停止 PWM 输出，并一直查询刹车信号和转速，直

到刹车信号消失，再按此时的转速给出

PWM，驱动电机继续旋转。ICC 接口是 ST7MC 的

编程和调试接口，连接到次接口的几个芯片管脚都是复用型的，使得即使是

32 管脚的芯片

封装也有充足的引脚供使用。

IRS2003 是 1020V 供电的高电压高速半桥 MOSFET 驱动芯片，

通 过它 的自 举功 能可 以驱 动一 对

MOSFET ， 它的 2 路驱 动输 出最 大驱 动电 压可 达到

200V，8 脚 SOIC 封装最大限度地减小了占板面积。IRS2003 的 LIN 引脚是反向输入，所以
ST7MC 在输出信号到此引脚的时候需先反向。MOSFET 采用 STMicroelectronics 公司的耐压
75V，承受电流达 80A 的 STP75NF75.IRS2003 到 STP75NF75 的详细连接图如所示。D2、R1
组成了

T1 关断后的门级电流回路；R3 的作用同样是让 T1 关断后栅极电压迅速降为零；

D1、C2 分别为 IRS2003 的自举二极管和自举电容。
　　

MOSFET 驱动电路 3 无刷直流电机控制系统软件设计软件流程图如所示，整个软件设

计可以划分为上电检测、闭环调速、条件判断、停机

4 大部分。主程序每次循环都首先检测蓄

电池电压，每次调速结束后都检测是否有停止信号。过流中断在程序里区分为

2 种情况：1

类过流中断。当前电流超过了额定工作电流，但小于设定的故障电流，此时只需减小

PWM

输出即可达到降低回路电流的目的。

2 类过流中断。当前电流超出设定的故障电流值，此时

不断检测电流并计时，如果时长超过

2min 则停机。避免了因偶然原因导致电流突然增大立

即停车，使得整个系统更加人性化。闭环调速内嵌

1 类过流的解决方法。每次进入闭环速度

调节都先计算当前转速，然后判断是否过流，再进行速度闭环调节，当速度达到给定速度
且不过流时即退出闭环调速。这样整个系统就能保证在一个稳定的环境下工作，保证了可靠
性。
　　结束语实验样机为

48V/350W 电动车用无刷直流电机，供电电源为额定电压 48V 电动

车用蓄电池。实验结果表明，此基于

ST7MC 的无刷直流电机控制方案能满足电动自行车的

驱动要求，且采用分离元件控制方案，信号转变及信号流程清晰，安装维护简便，有很好
的市场前景。
　　

(此文转自 一览 电机英才网)