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一、控制直流无刷电机

 BLDC进行梯形波控制时，需要检测转子磁极位置，根据检测的位置定子线圈进行换相通电，形成6步的旋转磁场，进而带动转子同步转动的控制方式。而检测转子磁极位置又可分为电机带霍尔传感器（有感）以及不带霍尔传感器方法，检测转子磁极位置的方法不同，会直接BLDC控制模式不同。

BLDC有感控制

    对于BLDC有感控制，要求BLDC电机本身装有霍尔传感器，电机霍尔传感器安装时需要相差120°，如下图所示

    电机按一定方向转动时，3个霍尔的输出会按照6步的规律变化如下：

 根据霍尔传感器位置，进而按照一定规律给三相绕组通电，从而来实现电机的控制。考虑到每个电机霍尔传感器安装方式不同，换相开关表会有一定的区别。具体可以根据厂商提供的资料或实测电机霍尔输出来确定关系。

     如下为一种电机的霍尔输出与反电动势输出示意，可知在电机霍尔A输出由1变为0时，控制U+开通。

 BLDC有感控制系统如下:

BLDC速度控制

    在BLDC电子换相的基础上，通过更改导通时PWM占空比即可改变等效的输出电压， 从而更改来实现调速。

 

 BLDC无感控制

    BLDC使用霍尔传感器时，存在以下问题：HALL的安装条件受到限制、Hall影响系统可靠性（Hall易损坏，需要检修）、Hall对安装精度有要求、有一定成本。因此有必要研究BLDC的无感控制方法。

    BLDC 无传感器控制的主要任务就是对转子位置进行估计。两种基本技术如下：

• 基于反电动势感应的技术：基于反电动势过零来进行换相；要求反电动势足够高，速度范围在额定转速的5-10%至100%。
• 基于电机电感凸极的技术：基于瞬态电流测量；速度范围为静止至标称速度的约20%。

    常用的是基于反电动势过零检测的方法，但这要求电机有一定速度；有时候会结合使用，但需要使用复杂的控制算法。下面主要对基于反电动势感应的技术进行介绍。

   正确换相的电机相绕组电压波形与反电动势波形如图所示。从图中可得到正确的换相点应在过零点延迟30°。因此，反电动势过零信号可以用作估计正确换相时间点的计算依据。  

二、用二极管实现不同电压的输出

  利用二极管的单向导电性可以设计出好玩、实用的电路。

限幅电路

    如下图所示，当在正半周期，并且VIN大于等于0.7V，二极管正向导通。此时，VOUT会被钳位在0.7V上。

    而当VIN小于0.7V时二极管是截止状态，在负半周期时相当于电流反向，二极管也是截至状态，此时VOUT=VIN，VOUT波形跟随VIN变化。

限辐电路示意图

    根据上面限辐电路的原理，可以设计如下双向限辐电路。

双向限辐电路示意图

    然而有时候0.7V电压不能满足要求，那么，怎么产生不同大小的限幅电压？

    在电路中加入偏置电压VBIAS，只有当VIN大于等于VBIAS时二极管才能导通。此时VOUT被钳位，其值是0.7V+VBIAS，如下图所示。

钳位电路

    下面是二极管结合电容实现的钳位电路。分析中不考虑二极管的导通压降，假设RC时间常数足够大，从而使输出波形不会失真。

钳位电路原理

    当输入Vin在负半周期为负时，电流如下图中红色箭头所示。二极管导通，电容逐渐充电至V，在此过程中Vout=0。

    当输入Vin在正半周为正时，电流如蓝色箭头所示。二极管截止，Vout等于电容上电压加上正半周电压V，此时Vout=2V。

偏压钳位电路

    跟限幅电路类似的，为了获得所需要的钳位值，要在电路中加入偏置电压，如下图所示

 偏压钳位电路

    当所加的偏压与二极管导通方向一致，钳位值会提高V1，Vout=2V+V1。

双向二极管钳位电路应用举例

    在某些电路中会利用两个二极管的钳位作用进行保护，如下图所示，假设0.7V为D1和D2的导通电压。

• Vin大于等于Vmax，D1导通，Vout会被钳位在Vmax
• Vin小于等于Vmin时，Vout被钳位在Vmin

 二极管钳位保护电路

原创作者: whaosoft 转载于: https://blog.51cto.com/whaosoft/11552686