【晟矽课堂】MS32F031在电机工具上的应用

介绍目录

CONTENTS

电动工具硬件介绍

反电势采样及计算原理

基于TIMER2提取有效过零信号

启动过程主要参数调试

电机运行补偿参数

程序主要框架

1、电动工具硬件介绍

电源管理

通过调速开关自上电，上电保持功能，低功耗模式。两路LDO供电，12V输出给栅极驱动部分供电；5V芯片供电。

芯片外设资源情况

芯片内置运放，直接通过内置运放采样电流。集成2路比较器，比较器1做反电势采样过零点比较；比较器2做硬件过流刹车信号输出。BLDC支持比较器模式，三路ADC采样模式，单路ADC反电势采样模式。

调速开关

VR调速开关线性调速，支持正反转控制，照明灯。支持MOS管NTC温度保护，母线电压采集，电压保护。

三相逆变桥

采用6路N管三相逆变桥，外置3路三栅极驱动，直流母线电流采样。

反电势采样

三路反电势ADC采样，外置虚拟中性点，支持比较器模式，支持单路反电势虚拟中性点采样。

2、反电势采样及计算原理

PWM_ON方式虚拟中性点分压反电势采样

优势：

单一通道采样，节省ADC通道资源

支持小占空比采样

虚拟中性点分压反电势计算

虚拟中性点分压反电势最小值：

基于霍尔夫电流定律

虚拟中性点分压反电势最大值：

根据硬件参数预先算好常量，节省代码运算量。反电势过零点中间值根据硬件参数，可以适当微调，保证电机运行后反电势尽可能对称即可。

ADC电流采样

采用TIMER1更新事件触发电流采样，DMA通道数据传输。ADC通道顺序反相采集，优先采样电流。

3、基于TIMER2提取有效过零信号

TIMER2外设基本配置

采用32位定时器2，向上计数模式，预分频成1us 计数周期。开启溢出中断，通道1、通道2 中断。

有效提取过零信号

在检测到过零点信号后，屏蔽过零点检测，设置过零点屏蔽时间T1。

延时换向：在检测到过零点信号后，通过定时器2，读取前一刻过零点到当前过零点的计数值；并设定延迟换向时间T2。

4、启动过程主要参数调试

脉冲注入原理

线圈电感受转子位置和绕组电流的影响。

基于定子铁心的磁饱和原理，转子从永磁体对带铁心的线圈绕组有增磁和去磁作用；当转子N极靠近绕组线圈时，绕组线圈电感变小，当N极距绕组线圈±90°电角度时，电感增大。

设置恰当的脉冲宽度，获取电流峰值，判定转子位置。

定义启动初始扇区时间

根据电机负载情况，设置合理的启动时间参数。

5、电机运行参数补偿

过零点检测阈值补偿

根据电机转速，合理设置过零点检测阈值补偿，转速越高提前量越大。根据电机转速、负载状况设定超前角，转速越高、负载越大，超前角越大。

超前角设定

6、程序主要框架

关键中断函数

主要任务时基扫描