如图(1),MM32SPIN360C 电机开发板以 Mindmotion 的专用 MCU —— MM32SPIN360C 为主控制器,具备霍尔传感器检测和反电动势检测功能。适用于低压场合,可广泛用于工业或者民用领域的三相无刷永磁电机驱动器,如电动工具等。
主控制器 MM32SPIN360C 是 ARM Cortex-M0 的 32 位微控制器,内置 5V 输出的 LDO 稳压器(Input : 7~13.5V),内置 3 组具有自举二极管的 N 沟道半桥栅极驱动器(7~48V、1A Sink、1A Source),以及 3 个比较器和 3 个运算放大器等等。MM32SPIN360C 的具体参数和用法请参考灵动微的官网(https://www.mindmotion.com.cn/)上的数据手册和用户手册。
图(1)
如图(2)为电路板正面的图解,开发板带有 10KΩ 可调电阻器,可用于调节电机的转速。带有 UART/LIN 通讯接口,以及两种形式的 JTAG/SWD 接口。电源输入电压为 12~36V,可以有两种接入方式(DC-JACK 或者 接线端子)。
图(3)是电机驱动部分的原理图。由于 MM32SPIN360C 这颗 MCU 内自带预驱,所以可以直接驱动 MOS 管(PXN012-60QL),简化了电机驱动电路。
图(4)是反馈电路,可以通过 JP4~JP8,JP10~JP12 选择霍尔传感器方式反馈或者是反电动势方式反馈。如果选择霍尔传感器方式,则只需要将 JP6、JP7、JP8 的 1-2 脚短接。
此驱动软件首先通过 12-bit ADC 采集可调电阻器的电阻值,确定电机的转速。当电机速度的 PWM 波形占空比大于 5% 才开始启动电机。电机启动之前通过读取 U/V/W 的 3 个霍尔传感器的值确定电机转子位置,进而根据转子位置来确定 U/V/W 的上电顺序。
//RM 旋钮启动与调速
do {
hwAdcValue = GetAdcAverage(5); // 采集可调变阻器的电压值
if (0xffff == hwAdcValue) {
break;
} else {
g_tMotor.tDuty = hwAdcValue * 100 / 4095; // 设置 PWM 占空比
SET_DUTY_U(g_tMotor.tDuty);
SET_DUTY_V(g_tMotor.tDuty);
SET_DUTY_W(g_tMotor.tDuty);
if ((g_tMotor.tDuty > 5) && (g_tMotor.tMotorState == STOP)) {
g_tMotor.tMotorState = START; // 如果电机速度的波形占空比大于 5%,则启动电机
}
}
} while(0);
软件中包含 3 种霍尔传感器信号采集方式:主循环、EXTI、Timer 。
这 3 种方式可以通过 hall.h 中的如下定义来选择:
#define HALL_POLLING_MODE 0 // 1:采用 主循环 方式采集霍尔信号
驱动软件中开启了系统节拍定时器(systick),每 1 毫秒中断一次。此定时器用于检测电机运转时堵转 2 秒之后,停止电机运行。
void Systick_Callback(void)
{
if(RUN == g_tMotor.tMotorState) {
g_tMotor.tCount.hwTimeCount ++;
if(g_tMotor.tCount.hwTimeCount > 2000) { // 2s超时,电机卡住不运转超过2s时间
GATE_DRIVER_DISABLE();
BLDC_UVW_DISABLE();
g_tMotor.tMotorState = STOP;
g_tMotor.tMotorErr = LOCKED_ERR;
g_tMotor.tCount.hwTimeCount = 0;
}
}
}
开发板、BLDC 电机、调试器的接线图如图(8)所示。
开发板采用 SWD 接口调试。调试器可以采用灵动微官方的调试下载器,也可以采用适用于 ARM Cortex-M 核的调试器,比如图(8)用的就是 WPI 自制的调试器。
如果使用灵动微官方的调试器,则需要从灵动微官网上下载调试器的驱动(https://www.mindmotion.com.cn/support/development_tools/debug_and_programming_tools/)。 并在 keil 的调试设置中,选择 MM32-LINK Debugger ,如图(9)所示。
我这里使用的是 WPI 自制的调试器,这种调试器免驱,在 keil 的调试设置中,选择 CMSIS-DAP Debugger ,如图(10)所示。
开发板上的跳线设置如图(11)所示,红色标记的地方需要接跳线帽,其他位置可以忽略。
将代码下载到开发板上之后,旋转可调电阻器的旋钮,电机启动。可调变阻器的阻值越大,电机的转速越高。
MM32SPIN360C 电机开发板上的主控制器(MM32SPIN360C)内置预驱,所以 MCU 只需要外接 6 个 MOS 管就可以驱动 BLDC 电机,整个驱动电路比较简单。
本文档介绍了如何使用 MM32SPIN360C 电机应用开发板驱动低压有感BLDC 电机的方法。 由于有霍尔传感器反馈电机转子的位置,所以在电机启动和运行的过程比较平稳,而且不需要算法,驱动代码比较简单。
此外,此开发板也可以驱动有感/无感正弦波电机,这个驱动的方法将在后面的博文中介绍,敬请期待。
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