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使用 MSPM0 MCU 设计基于梯形的 BLDC 电机控制器
资料介绍
无刷直流 (BLDC) 电机广泛用于电动工具、机器人、电器、无绳吸尘器、遥控玩具、电机模块、打印机等各种产
品。对于这些应用，无刷直流电机由于其高效运行、低噪声和长使用寿命而优于其他电机类型。梯形 (TRAP) 算
法是一种简单的软件循环，由于能够产生大扭矩和高最大转速，因此广泛用于 BLDC 控制设计。MSPM0 MCU 凭
借其低价格、电路板产品系列、模拟资源和高性能特性，可以充分发挥 TRAP 的作用。
什么是 BLDC 和 TRAP？
BLDC 是一种无刷电机，使用定子和转子不一致的磁场产生的力来驱动电机。此类电机的转子是永磁体，定子是
由线圈组成的多个电机绕组。
梯形控制是指通过改变 U、V 和 W 电流方向来根据转子位置控制磁场的方向。霍尔编码器或其他传感器可以提供
转子位置。无传感器版本使用传感器反电动势来估算转子位置，通常使用 120° 6 阶跃控制逻辑或 150° 12 阶跃控
制逻辑。
在与 BLDC 相关的应用中，用户需要精确控制电机转速、扭矩和其他变量，以满足应用的要求。因此，对 BLDC
应用的主要要求是：
有传感器梯形
对于有传感器反馈，霍尔效应传感器或其他传感器可以通过检测电机磁场并将其转换为逻辑电平信号来提供即时
转子位置。电机的当前状态（由 U/V/W 相的霍尔输入信号决定）决定了将电机旋转到下一状态所需的 PWM 信号
模式。电机相位的状态以特定的模式驱动为高电平 (+)、低电平 (-) 或未驱动 (Z)，从而对电机进行换向。
硬件
• 微控制器 (MCU)：作为电机驱动器控制器，MCU 控制模拟数据采集，执行控制算法，监控电机状态并与其他
产品通信。
• 前置驱动器：功率级的前置驱动器
• 功率级：6 个 N 型 MOSFET
• 模拟前端：监控电机电压、电流、转速等，以实现闭环转速/扭矩控制或电流调节
软件
• 应用程序：任务管理和调度
• 算法：根据电机的反馈和用户输入信号实时计算电机的驱动信号输出
您可以使用 TI 器件针对各种三相 BLDC 电机电压和功率实现所有这些功能。
MSPM0 为什么适用于 BLDC 和梯形控制？
TI 的可扩展 M0+ MSPM0Gxx 高性能 MCU 具有先进的片上电机控制外设，可以为各种电机控制应用提供出色的
低成本解决方案。该产品系列涵盖 32KB 至 128KB 的闪存，并具有可扩展的模拟集成、电机控制外设和 CANFD。
高达 80MHz 的 M0+ CPU – 减少 TRAP 算法和检测信号的处理时间
• 集成数学加速器
– 用于定点和 IQ 格式数字的 32 位硬件除法器（8 个周期）
– 在 21 个周期内完成平方根运算
– 在 29 个周期内完成 24 位三角函数计算（sin、cos、atan）
• 两个独立的 4MSPS 12 位 ADC 模块（多达 16 个通道）
– 多达 11 个 ENOB 并具有更好的 SNR
– 在 250ns 内进行高达 4MSPS 的 ADC 升压电机相电流检测
• 两个零温漂斩波运算放大器 – 精确放大总线电流
• 三个高速比较器 – 检测反电动势并提供稳定的阶跃信号（无传感器）
• 先进的电机控制计时器 – 具有死区的灵活 6 PWM 控制
• 具有毛刺干扰滤波器的稳健 IO 设计 – 提供在电机噪声下可靠运行的系统
• 全面的通信接口 – 包括 UART、I2C、SMBus、SPI 和 CAN-FD，可满足电机控制系统的所有通信要求。
• BLDC TRAP 算法库 – 在不到 10 分钟的时间内通过采用霍尔传感器的 TRAP 控制使 BLDC 电机旋转。
• 具有引脚对引脚兼容器件的可扩展 MCU 产品系列涵盖了各种闪存选项。
• 低成本、小尺寸封装为空间受限的设计提供了具有成本效益的选项。
• 支持宽工作温度范围（-40°C 至 105 或 125°C），并提供符合 Q100 标准的选项以确保系统稳定性和可靠性。
部分文件列表
| 文件名 | 大小 |
| 使用_MSPM0_MCU_设计基于梯形的_BLDC_电机控制器.pdf | 821K |
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