浅谈无刷控制器关键技术

光明在前

浅谈无刷控制器关键技术

开发控制器程序两年了，一直犹豫是否该不该动笔写这篇文章，但是前不久已经有网友开始写类似本文主题的帖

子了，鄙人也参与了讨论，心想，这也不算什么核心技术。一个企业的竞争力由多种因素决定，在方案容易获得

的情况下，一个企业的市场公关能力以及其他方面的特征远比所谓的关键技术要高级和复杂得多。电动车在神州

大地蓬勃发展，利国利民，更多技术人员投身于控制器技术研发大军当中，成功者并不多，因为我深知，一个成

功的方案，不仅需要技术上的积累，还需要企业的巧妙运作以及市场的考验和认可。

本文将就电动自行车无刷控制器关键技术逐一进行原理上的简要介绍，限于篇幅，文章不做太过详细的介绍，文末对市场上几种方案进行个人的评价，希望大家参与讨论。

文章提纲如下：
一. 如何控制电流？

二. 怎么降低启动时的噪音？

三.同步整流是怎么回事？

四.电子辅助制动该如何做？

五.16F72,NEC,PSOC,AVR各方案各有什么特点？

光明在前

电流控制是无刷控制器最基本的功能，优秀的电流控制算法能尽最大可能保证MOS管的安全。

控制好电流的一个前提是，如何采样准确的电流？

一句话：AD转换应在PWM波形的有效段的中点完成最好。

有了准确的电流采样后，然后剩下的事情就是控制电流不要超过限制值。

控制电流有几种方法，比如超过了就减占空比等等，需要注意的是，不仅需要控制绕组的平均电流，还需要控制MOS管的瞬时电流。

ckks

强烈支持楼上。

光明在前

启动时的噪音来源于转矩的脉动，一种解决办法是，在换向时，将占空比设一个比较大的值，使电机绕组平均电流迅速上升，一方面电机能较快地转过过渡态，另一方面降低转矩脉动量，从而降低因为转矩脉动引起震动而带来的噪音。

光明在前

同步整流常用于高级开关电源中，目的是让续流回路流经MOS管的导通电阻而不是并联的反向二极管。

当电机工作在大电流时,由于此时转速低,反电动势小,软件中的限流使得PWM占空比较少,这样同步整流就有用武之地了.

在没有同步整流的情况下，一个PWM周期里,当PWM为低时,上桥MOS管关断,此时绕组中电流不能反向,而是通过导通的下管和另一个关闭的下管内部的并联二极管进行续流.

二极管正向导通的压降太大,高温下可到1~1.5v,此时,设30A的电流流过,其功率损耗达30A*1.25v=37.5W.

若在续流的时候,打开续流通道的这个原本关闭的下桥臂MOS管,由于其Rds在10毫欧左右(75管),可以推算此时的功率损耗为30A*30A*0.01ohm=9W.

可想而知,同步整流在理论上,要大大降低MOS管的热耗.在实际的应用中,同步整流对降低MOS管的温升也是有好处的.

市面上有部分厂家不理解同步整流的作用,自以为懂一点硬件,于是改了电路，省掉两颗IC,也敢将产品投放市场,电动车厂家则更是不懂了，越便宜越喜欢.


由于同步整流仅在启动和爬坡时发挥作用,而这段时间不长,所以目前来看没有大面积翻修,但最后很可能就会出问题,害人害己的.

光明在前

电子辅助制动，即所谓的EABS。

一种比较强烈的做法时，将下桥三管全部打开，上桥三管全部关闭，此时刹车效果最强，但并不推荐。

另一种做法时，对上桥进行调制，其占空比决定EABS的刹车强度。

注意EABS时，要控制回馈的瞬时电流和反充电电压，以保证系统安全。

ckks

引用 网友的一句话：(您要加换相电流补偿:在换相后立即打开PWM至100%,待新接入相电流上升至关断相关断前的电流幅值时才恢复正常PWM.

由于电感及反电势的存在(在低速时主要是电感的影响),新接入相电流会迟缓上升,这样在换相点就会形成电流凹陷,造成转矩脉动.)

yjz

好帖,楼主在这方面很有研究啊.

确实,这些就是控制器的关键技术,难得楼主肯与人共享,谢谢.

光明在前

16F72，个人认为这种方案是最为成熟、应用最为广泛的方案之一，可以说是其他各种方案的开山鼻祖了。

NEC方案，保守了些，平庸，方案上那块定做的片子显得过于小家子气。

PSOC方案，确实有独到之处，其实对我吸引更多的是PSOC这个系列的芯片。
该方案性价比较高，不过有些厂家卖价可不便宜。

AVR方案，ATmega48芯片性价比极高，同样可以输出3对PWM，可以省去4颗逻辑IC，不过其成熟度仍然有待考验。

XC846方案，该芯片性能和功能相当强大，IO也足够多，PWM功能相当强大，可以实现复杂的算法以及新颖的功能，唯一的缺点是MCU价格较高。


其他的一些后来进入的台湾MCU方案，大多走低价低性能路线，如果可靠性能得到保证，想必在市场上也会有一席之地的。


总的来说， 个人认为目前控制器方案百花齐放，各有特点，撇开价格不谈，真正优秀的控制器在于控制算法，好的控制算法能尽可能多的检测到各种意外情况来保护控制器和行车安全，降低返修率，提高骑行者的操作舒适度以及提高控制器/电动车厂家的生产效率。

做技术的要牢记，企业的市场公关能力比方案更重要，我们唯一要做的就是，在满足客户需求的前提下，尽可能提高控制器的可靠性和方便控制器/电动车厂家生产装配。

我的QQ是549337536，email：keilcom@163.com,欢迎大家交流技术经验。

[ 本帖最后由 光明在前 于 2007-9-11 22:02 编辑 ]

大林子

不错，这就是几年来无刷控制器发展走过的路，多少人数年的研究得出的经验都在此了，给做控制器的新手帮助不小。最好能再写细一些，如防止上下管直通的保护，瞬时电流的保护，启动时电流环的控制，等等