无刷直流电机由于具有容易控制、无换向器、结构简单、转速高、效率高而得到越来越广泛的应用,各类专用芯片的不断推出又进一步推动了它的应用和发展。C50x是西门子公司针对无刷直流电机而推出的单片机控制芯片,内部具有硬件换相电路,简化了无刷直流电机控制器的硬件结构,增强了可靠性。C504可以控制一台电机,C508可以控制两台。本文以C504为例,介绍无刷直流电机控制调速系统的设计方法。

无刷直流电机调速控制系统结构及功能
　　无刷直流电机调速控制系统结构如图1所示。系统主要由单片机控制器、1GBT驱动电路、1GBT桥路、三相无刷直流电机转子位置检测电路、保护电路、液晶显示及操作电路等组成。三相无刷直流电机转子位置检测电路就是把转子磁极位置转化成电信号供C504处理,此信号引发三相1GBT桥进行换相,由1GBT驱动电路完成弱电到强电之间的转换。

　　

无刷直流电机的工作原理及C504的特点
　　图2是无刷直流电机转速控制系统的主电路图,图3是转子位置及换相关系图。对应不同的转子位置,主桥臂的6个管子每次只有2个是开通的。

　　C504芯片内部带有硬件换相电路,当三相转子位置检测到位置信号变化并送到C504后,C504对主回路的换相控制信号进行切换,不需要用软件处理。这样就大大地降低了开发的难度,并增加了换相的可靠性。
C504具有独特的内部硬件保护电路,为了对主控制回路的1GBT和电机进行有效的保护,电路中设置了过压、过流检测电路。当有过压或过流发生时,保护检测电路将检测到的信号送至C504具有捕获和锁死功能的P6脚,该脚立即封锁主回路触发控制信号,切断主回路电流,保护元器件,然后再通知C504进行故障中断处理,这种处理方式非常有效和可靠。
　　由转子位置检测信号,通过计算就可以得知电机的实际转速。需要重新设定转速或受到干扰时,芯片通过编程改变控制输出信号的占空比,就可以很方便地调节电机转速,达到所需要的转速值。

系统的软件设计
　　系统软件采用模块化的结构方式,主程序流程如图4所示。

结束语
　　利用C50x系列专用MCU控制器所具有的硬件换相电路和中断保护电路,可以方便、可靠、经济地构建无刷直流电机调速系统。