无刷直流电机正弦波控制芯片
无刷直流电机正弦波控制芯片
4
TOSHIBA
引脚描述
符号
输入/输出信号
数字 设置死区时间的输入引
脚 L：3.8Μs
Td
L：0.8 V（max）
H：2.6μS
H：vrefout−1 V（min）
输出逻辑选择信号 输入引脚
L：低电平有效 H：高电平有效
数字
OS
L：0.8 V（max）
H：vrefout−1 V（min）
过电流保护 信号输入引脚
输出导通信号
输出导通信号
电源电压引脚
VCC = 6 V to 10 V
输入设置死区时间
L: 3.8 μs, H or Open: 2.6 μs
电源地
接地
信号地
接地
声明：本文档由英文版翻译而来并非准确仅供参考，请按原英文版为准。
3
TOSHIBA
输入/输出等效电路
引脚描述
位置信号输入端子 U 位置信号输入引脚 V
符号 HU HV
输入/输出信号
数字
施密特触发器 滞后 300 毫伏（典型）
位置信号输入引脚 W
正向/反向转换 输入引脚 L：向前（CW） H：反向（CCW）
复位输入 L：停止运行（复位）。
HW
L：0.8 V（最大）
H：Vrefout−1 V（最小）
数字
施密特触发器
CW/CCW 滞后 300 毫伏（典型）
U
模拟
V
W
推挽输出：±2 毫安（max）
X
Y
L：0.78 V（max）
Z
H：vrefout−0.78 V（min）
声明：本文档由英文版翻译而来并非准确仅供参考，请按原英文版为准。
无刷直流电机正弦波控制及其在电动自行车中的应用
７ ４・
《 测控技 术｝ ２ ０ １ ３ 年第 ３ ２卷第 ７ 期
无刷 直流电机正弦波控制 及其在 电动 自行车中的应 用
王会明 ， 丁 学 明
（ 上海理工大学 光 电信息 与计 算机工程学院 ， 上海 流 电机 一般 都 采 用方波控 制 ， 算 法 简单 、 易 于控 制 ， 但 缺 点是 转矩脉 动较 大、 噪 声 高。
Ｓ ｉ ｎ ｅ Ｗ ａ ｖ ｅ Ｂｒ ｕｓ ｈ ｌ ｅ ｓ ｓ ＤＣ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｎｄ Ｉ ｔ ｓ Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｉ ｎ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｂｉ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ
Ｗ ＡＮＧ Ｈｕ ｉ — ｍｉ ｎ ｇ ， ＤＩ ＮＧ Ｘｕ ｅ － ｍｉ ｎ ｇ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ — Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｌ ａ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ｆ ｏ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ０ ９ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
在分析常规三相 Ｓ Ｐ ＷＭ的基础上 ， 提 出采用一种开关损耗最小的两相 Ｓ Ｐ ＷＭ控制算法 ， 并设计 了基 于 微控制器 Ｉ ｘ Ｐ Ｄ ７ ９ Ｆ ９ ２ １ １的 电动 自行 车控 制 系统 。 以 Ｉ ｘ Ｐ Ｄ ７ ９ Ｆ ９ ２ １ １为运 动 控 制 芯 片 ， 借 助 三相 霍 尔信 号 来确 定无刷 直 流 电机 的 转子位 置 ， 通 过 转速 闭环控 制 、 电流 限流控 制 和 开 关损 耗 最 小的 两相 Ｓ Ｐ ＷＭ 控 制算 法 ， 实现 了一种 简单 而 高效 的 电动 自行 车 正 弦波控 制方 案 。 实践证 明 ， 相 比 目前 在 电动 自行 车控制 领域采用的方波控制方案， 该方案转矩脉动减少， 启动和运行噪声更低。实验结果表明上述控制 系统方 案可行 ， 具有 良好的性价 比。 目 前， 该 系统 已经实现并成功应用于电动 自 行车 系统中。 关键 词 ： 微控制器； 电动 自行 车 ； 无刷 直流 电机 ； 正 弦波脉 宽调 制 中图分类 号 ： Ｔ Ｍ３ ３ 文献标 识 码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ０—８ ８ ２ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７—０ ０ ７ ４— ０ ５
直流无刷电机PWM驱动芯片设计
为了整体的安全性和功能完善性。加入了超前角的调节，死区时间和一些保护电路。 本文定量分析了各模块的实现原理和电路形式，采用１０Ｖ ０．３５Ｉ．ｔｍＢＣＤ工艺实现电 路，并使用Ｃａｄｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｅ工具完成的电路功能的仿真和验证。
关键词：电机驱动芯片；直流无刷电动机；开关损耗最小ＰＷＭ；正弦波调制
调制波的波形由三要素确定，幅度，相位和频率。本文先理论分析了调制波的函数 表达式，接着研究了三要素量在电路上的信号体现方式，最后结合三要素的信号表达 采用电阻网络拟合出调制波。调制波在与芯片内部生成的三角载波进行比较，比较后 的脉冲波作用到三相全桥逆变器电路，从而实现了对电机转速，转向的控制。
另外，这种调制方法在电机起动，改变转向时不起作用，所以又采用了方波ＰＷＭ 调制作为补偿调制方式，方波ＰＷＭ采用两两通电方式。
方面伺服电动机占优，但在电机效率，速度，稳定性，最高转速方面两者相差不大。
最主要的是无刷电动机价格优势很大，要便宜１／３。 表１－１无刷直流电动机与异步电动机主要特性比较【２】
无刷直流电动机
异步电动机
转速范围Ｊｒ／ｍｉｎｉ 转速比
８０．４０００ １：５０
２００．２４００ １：２０
最大输入电流（惯性负载）
西南交通大学 硕士学位论文 直流无刷电机PWM驱动芯片设计 姓名：曾泫鸿 申请学位级别：硕士 专业：计算机系统结构 指导教师：靳桅
201205
西南交通大学硕士研究生学位论文
第１页
Hale Waihona Puke 摘要随着节能减排的严峻，无刷直流电动机以其高的电机效率，宽调速比，可靠的运 行，得以广泛的应用。现在市面上流行的主要是带霍尔位置传感器的电机。这种传感 器价格低廉但位置定位不是很精准。为了提高这类电机的控制能力，本设计采用了开 关损耗最小ＰＷＭ调制。相对常见的方波ＰＷＭ调制，显著降低了绕组电流的谐波分量， 提高了运行的稳定性。另外相对于一般的正弦波调制（ＳＰＷＭ），开关损耗减少了１／３， 线电压输出能力提高了２／ｘ／３倍。
无刷直流风扇电机180°正弦波控制
无刷直流风扇电机180°正弦波控制(8.53 KB)28 秒前图4 二极三相绕组暗示图由电机基础理论可知：T=K*Fa*Ff*sinθ。
式中K为常数，Ff为定子合成磁动势，Fa为转子磁动势，θ为定子磁动势和转子磁动势的夹角，明显θ=90°时转矩最大。
方波控制以六步运行，θ在60° 120°之间变幻，因此不是恒定转矩，正弦波控制的目的就是控制定子磁链方向，尽量保持定子磁链方向和转子磁链方向垂直。
(这也就是DSP矢量控制追求的目标——定子磁链定向控制)。
这样转矩最大且恒定，没有转矩脉动。
要想获得上述效果，需要知道转子精确位置，采纳光电编码盘定位准但成本高，家电应用中负载确定，电机转速不会突变，因此本计划采纳目前无刷电机标配的来检测转子位置。
60°电角度内认为转子速度恒定，转子位置采纳软件模拟定位。
转子旋转360°电角度，霍尔传感器有六种输出，在程序中作出一个360°正弦波的表，每隔60°分段，通过读取3路霍尔的当前值，软件取不同的段，取出的数据送入PWM发生器的占空比寄存器，就可以复现一个完整的360°正弦波，取表间隔时光以上一霍尔周期实际测试时光为参考动态调节。
超前换相角处理上述计划实现的是抱负状态下的电压驱动波形，只是保证电压矢量是和转子磁势方向基本垂直，事实上因为电机是感性负载，电机定子电流矢量滞后于定子电压矢量，因此定子磁势也滞后于定子电压矢量，也就是说，假如根据上述SPWM波形驱动电机，定子磁势和转子磁势夹角将小于90°，电机转矩不是最大，定子电流存在直轴重量，产生去磁效应，导致控制器的功率因素不高，因此需要加入超前换相处理。
以便定子磁势和转子磁势夹角尽量临近90°。
软件实现很容易，只要在做正弦表时，将初始角度超前就可以，无须更改软件结构。
第1页共2页。
bldc正弦波控制
bldc正弦波控制摘要：一、前言二、BLDC 正弦波控制介绍1.BLDC 的定义2.正弦波控制的优势三、BLDC 正弦波控制原理1.电机结构2.正弦波控制策略3.控制器的功能四、BLDC 正弦波控制应用领域1.工业自动化2.电动汽车3.家电产品五、BLDC 正弦波控制的发展趋势1.高效率2.低噪音3.智能化六、结论正文：一、前言无刷直流电机（BLDC）正弦波控制是一种高效、节能、噪音低的电机控制策略。
随着工业自动化、电动汽车以及家电产品等领域的迅速发展，BLDC 正弦波控制技术在这些领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍BLDC 正弦波控制的原理、应用及发展趋势。
二、BLDC 正弦波控制介绍1.BLDC 的定义无刷直流电机（BLDC）是一种采用电子换向技术替代传统碳刷换向的直流电机。
它具有较高的运行效率、较长的使用寿命和较低的噪音。
2.正弦波控制的优势BLDC 正弦波控制可以实现对电机的高效、精确控制，提高电机性能。
与传统方波控制相比，正弦波控制具有更优越的性能，如较低的电磁噪音、更平稳的转矩输出等。
三、BLDC 正弦波控制原理1.电机结构BLDC 电机主要由定子、转子、电子换向器和控制器等部分组成。
其中，电子换向器负责为转子提供三相交流电源，控制器负责控制电子换向器的换向，从而实现对电机的控制。
2.正弦波控制策略BLDC 正弦波控制策略主要是通过调整电子换向器的换向时间，使电机运行在正弦波形电流状态，从而实现对电机的高效、精确控制。
3.控制器的功能控制器负责计算正弦波形电流的脉冲宽度调制（PWM）信号，并根据电机的实际运行状态调整PWM 信号的占空比，从而实现对电机的速度、转矩等参数的精确控制。
四、BLDC 正弦波控制应用领域1.工业自动化BLDC 正弦波控制在工业自动化领域得到了广泛应用，如机器人、输送带、压缩机等。
它能够提高设备的运行效率、降低维护成本，并满足高精度控制的需求。
2.电动汽车BLDC 正弦波控制在电动汽车领域也有着广泛的应用，如电动助力转向、空调压缩机、油泵等。
用dsPIC30F3010实现无刷直流电动机正弦波驱动
１５ ３ ８
计算机与数字工程
Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ＆ Ｄｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
总第 ２ ８ ７期 ２ ０ １ ３ 年 第 ９期
用 ｄ ｓ Ｐ Ｉ Ｃ ３ ０ Ｆ ３ ０ １ ０实 现 无 刷 直 流 电 动 机 正 弦 波 驱 动
ห้องสมุดไป่ตู้
中 图分 类 号
Ｓ ｉ ｎ ｕ ｓ ｏ ｉ ｄ ａ ｌ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ ＢＬＤＣ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｄ ｓ Ｐ Ｉ Ｃ３ ０ Ｆ３ ０ １ ０
Ｍ匣 ＮＧ Ｓ ｈ ａ ｎ ＬＡＮＧ Ｂａ ｏ ｈ ｕ ａ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｘｉ ’ ａ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｘｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ２１ ）
好 的调 速 功 能 ， 又具 备 换 向 的特 点 。 无 刷 直 流 电 机 按 照 驱
实际磁通去逼近基准磁 通 ， 由此决 定逆变 器 中电子器件 的 开关状态 ， 进而产生 Ｐ ＷＭ 波 。同 Ｓ Ｐ ＷＭ 比较 Ｓ ＶＰ ＷＭ 具 有使 电机 转 矩 脉 动 小 、 噪声低、 直 流 电 压 利 用 率 高 的优 势＿ 】 。而且 Ｓ ＶＰ ＷＭ 更适合于数字化控制系统 ， 所 以本文 采用 Ｓ ＶＰ ＷＭ 实现无刷直 流电机 的正 弦波驱动 。 本文使用空间矢量 脉宽调 制［ ７ Ｊ （ Ｓ ｐ ａ ｃ ｅ Ｖｅ ｃ ｔ ｏ ｒ Ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ — ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｓ ＶＭ） 方法来驱动 Ｂ Ｌ Ｄ Ｃ， 此调制方法的实现要 由以下 几个模块 组成 ： 基于 ｄ ｓ Ｐ Ｉ Ｃ ３ ０ Ｆ ３ ０ １ ０外 围硬件 电路 的设计 ， 驱动 电路 及 逆 变 电路 的设 计 ， 依 照 软件 框 图 在 ＭＰ Ｌ ＡＢ Ｉ Ｄ Ｅ ｖ ８ ． ９开发环境下 ， 采 用 Ｃ语 言 与汇编语 言编写 系统 的 主程序与 中断子程序＿ １ ］ 。
180度正弦波控制器驱动直流无刷电机控制芯片TB6551
TB6551FG TB6551FAG
The following conditions apply to solderability: *Solderability 1. Use of Sn-37Pb solder bath
*solder bath temperature = 230°C *dipping time = 5 seconds *number of times = once *use of R-type flux 2. Use of Sn-3.0Ag-0.5Cu solder bath *solder bath temperature = 245°C *dipping time = 5 seconds *number of times = once *use of R-type flux
VCC
VCC VCC
Reference voltage signal output pin
Vrefout 5 ± 0.5 V (max 30 mA)
5
2008-12-24
Pin Description
Symbol
Input/Output Signal
Reverse-rotation-detection signal output pin
Digital
Reset input
L: Stops operation (reset). H: Operates.
RES
With Schmitt trigger Hysteresis 300 mV (typ.)
L : 0.8 V (max) H: Vrefout − 1 V (min)
Voltage instruction signal input pin
bldc正弦波控制
bldc正弦波控制
BLDC (Brushless DC) 正弦波控制是一种用于驱动无刷直流电机的控制方法。
正弦波控制通过产生一个类似正弦波的电流来控制电机的转速和位置。
BLDC电机由三个相互差120度的线圈组成，这些线圈也被称为相。
每个相都需要正弦波形式的电流来驱动。
为了产生这些正弦波形的电流，需要使用一种称为电调器的电子设备。
BLDC正弦波控制的流程如下：
1. 传感器检测：使用位置传感器（通常是霍尔效应传感器）来检测转子的位置。
2. 位置检测：根据传感器的反馈信息确定转子的位置。
3. 电调器信号生成：根据转子的位置信息，控制电调器生成相应的正弦波形电流。
4. 电流控制：将正弦波形电流送入每个线圈以控制电机。
5. 转速和位置控制：通过改变正弦波形电流的振幅和频率，以控制电机的转速和位置。
BLDC正弦波控制的优点是可以提供平稳的转速和位置控制，减少功耗和噪声，并且增加电机的效率。
与传统的方波控制相比，BLDC正弦波控制可以减少谐波产生，提供更好的运动平滑性和精准性。
EC302(无刷直流电机控制芯片)相关资料
EC302(无刷直流电机控制芯片相关资料一．应用场合EC302是专门用来驱动带霍尔传感器的三相无刷直流电机进行运作的芯片。
其主要功能是驱动电机运转（包括正转和反转），调制电机转速，并提供一些保护功能。
EC302的应用局限于以下场合：1．局限于驱动带120°霍尔传感器的三相无刷直流电机。
对于不带霍尔传感器的电机，带60°霍尔传感器的电机或非三相的无刷直流电机则不适用。
三相霍尔真值表为：i）FR=0（正转）IN1IN2IN3UH VH WH UL VL WL HP 11010101001 21000011000 31100010101 40101000100 50111000011 60010100010 7000000000081110000001ii）FR=1（反转）IN1IN2IN3UH VH WH UL VL WL HP 11011000101 21001000010 31100100011 40100101000 50110011001 60010010100 70000000000 81110000001说明：IN1，IN2，IN3是三个霍尔输入信号；UH，VH，WH是三个上桥驱动信号；UL，VL，WL是三个下桥驱动信号；HP是霍尔三相合成输出端，一般不用。
IN1，IN2，IN3：1表示电压等于V5，0表示0V。
UH，VH，WH：1表示电压等于VB，0表示电压等于相应的UOUT，VOUT或WOUT。
UL，VL，WL：1表示电压等于V12，0表示0V。
HP：由于是集电极开路输出，1表示高阻输出，0表示0V。
2．局限于中小功率的无刷直流电机，额定电压不超过45V。
3．设计的原始应用对象是电动车，一般采用36V的电池。
二．直流无刷电机系统介绍在各种伺服电动机中直流电动机的性能最好，它的体积小、效率高、出力大、起动转矩大、动态性能好、控制方便。
因此在高精度、高性能的伺服控制系统中，往往以直流电机为驱动执行元件。
bldc正弦波控制
bldc正弦波控制【实用版】目录1.BLDC 正弦波控制的概述2.BLDC 正弦波控制的原理3.BLDC 正弦波控制的优点4.BLDC 正弦波控制的应用5.BLDC 正弦波控制的未来发展趋势正文一、BLDC 正弦波控制的概述BLDC，全称为 Brushless Direct Current，即无刷直流电机。
BLDC 正弦波控制是一种应用于无刷直流电机的高效控制策略，通过正弦波形来调整电机的转速和转矩。
相较于传统的直流电机控制方式，BLDC 正弦波控制在性能上具有明显优势，因此在许多领域得到了广泛应用。
二、BLDC 正弦波控制的原理BLDC 正弦波控制的核心思想是通过对电机电流进行正弦波形调整，实现对电机转速和转矩的精确控制。
具体来说，首先需要对电机的反电动势进行采集和处理，得到电机的转速和转矩信息。
然后，根据预设的转速和转矩要求，生成相应的正弦波电流信号，并将其作用于电机，从而实现对电机的精确控制。
三、BLDC 正弦波控制的优点1.高效节能：相较于传统的直流电机控制方式，BLDC 正弦波控制在电机转矩和转速的调节上更加精确，可以有效降低电机的能耗，提高能源利用效率。
2.控制精度高：通过对电机电流的正弦波形调整，BLDC 正弦波控制能够实现对电机转速和转矩的精确控制，满足各种高精度定位和速度控制的需求。
3.系统稳定性好：BLDC 正弦波控制通过对电机反电动势的实时采集和处理，能够有效提高系统的稳定性，降低因电机参数变化等因素引起的系统波动。
四、BLDC 正弦波控制的应用BLDC 正弦波控制在许多领域都有广泛应用，如工业自动化、家用电器、电动汽车等。
尤其是在工业自动化领域，BLDC 正弦波控制可以实现对电机的高精度控制，提高生产效率和产品质量，降低生产成本。
五、BLDC 正弦波控制的未来发展趋势随着科技的不断进步，BLDC 正弦波控制在电机控制领域具有巨大的发展潜力。
未来，BLDC 正弦波控制将在以下几个方面进行深入研究和应用：1.控制策略的优化：通过引入智能优化算法，进一步提高 BLDC 正弦波控制的控制精度和系统稳定性。
无刷直流电机芯片
无刷直流电机芯片介绍无刷直流电机芯片是一种用于控制无刷直流电机的关键组件。
无刷直流电机通过电子方式控制励磁和转子位置，而无需使用传统的刷子和电刷。
无刷直流电机具有高效率、低噪音、长寿命等优点，广泛应用于工业、汽车、航空航天等领域。
工作原理无刷直流电机芯片通过驱动器电路控制电流和电压，使转子产生旋转。
其主要工作原理如下： 1. 位置传感器检测转子位置。
2. 控制器将位置信息与预设的旋转角度进行比较，确定需要施加的电流和电压。
3. 驱动器根据控制器信号产生适当的电流和电压，通过绕组向转子施加磁场。
4. 转子受到磁场作用，产生扭矩并旋转。
5. 重复以上步骤，使转子持续旋转。
优势无刷直流电机芯片相比传统刷式直流电机具有以下优势： 1. 高效率：由于无刷直流电机芯片通过电子方式控制，省去了刷子和电刷带来的能量损耗，提高了整体效率。
2. 低噪音：无刷直流电机芯片工作时无需使用机械接触件，避免了传统电机刷子与电刷之间的摩擦产生的噪音。
3. 高速度范围：无刷直流电机芯片在高速度下的性能更佳，可以更快地响应控制器的指令。
4. 长寿命：无刷直流电机芯片避免了传统电机刷子与电刷之间的磨损，大大延长了电机的寿命。
5. 可编程性：无刷直流电机芯片可以灵活配置和控制，适应不同应用场景的需求。
应用领域无刷直流电机芯片广泛应用于以下领域： 1. 工业自动化：用于驱动机械臂、输送带、印刷机、纺织机等各种工业设备，提高生产效率和精度。
2. 电动工具：用于驱动电动螺丝刀、电动扳手、电钻等便携式电动工具，提供高速、高扭矩的输出。
3. 汽车工业：用于驱动电动汽车、混合动力车等车辆，具有快速响应、高效率、低噪音等优点。
4. 航空航天：用于驱动飞机襟翼、机翼襟翼、直升机尾旋翼等航空器部件，提供高效、可靠的动力。
核心技术无刷直流电机芯片的核心技术包括： 1. 位置传感技术：无刷直流电机芯片需要准确感知转子位置，以便控制电流和电压。
直流无刷电机正弦波控制原理
加入谐波之后的磁链轨迹 ，明显看出电压利用率变 高，调制的范围变宽
Space Vector Trajectory 400 300 200 100
0 -100 -200 -300 -400
-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500
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补充：正弦波PWM的产生
简易正弦波电机控制
报告人：谢辰
无刷直流电机换向原理 电机的简易正弦波控制简介 控制原理 三相简易空间矢量PWM仿真 三次谐波注入 直流无刷简易正弦波控制实现
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无刷直流电机换向原理
1.电机结构
细的红黄绿三条线是霍 尔，以空间角度60度的 间隔嵌在定子上
定子
转子
粗的红黄绿三条线是三 相电源线，和定子上的 绕组相连
B
Ksin(t 120)
A
Ksin(t)
B net
Ksin(t 240 ) C
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简易正弦波控制简介
直流无刷电机的正弦波控制即通过对电机绕组 施加一定的电压,使电机绕组中产生正弦电流,通过控 制正弦电流的幅值及相位达到控制电机转矩的目。
优点：与传统的方波控制相比,电机相电流为正弦,且 连续变化,无换相电流突变,因此电机运行噪声低
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三次谐波注入
除了可以注入三次谐波以外，还可以注入其他3倍频于正弦波信号的其他 波形，这些信号都不会影响线电压。这是因为，经过PWM调制后逆变电路 输出的相电压也必然包含相应的3倍频于正弦波信号的谐波，但在合成线 电压时，各相电压中的这些谐波将互相抵消，从而使线电压仍为正弦波。
加入谐波之后的相电流波 形仍然为正弦波
基于TB6551FG正弦波驱动的无刷直流电机控制系统研究
该 控 制 芯 片 主 要 由转 子 位 置信 号 检 测 电路 、 正 弦 波 发 生 器 、死 区 时 间 产 生 电路 、转 速 控 制 电路 、相 位 超 前 导 通 角 设 置 电 路 、 转 速 反 馈 脉 冲 电路 和 保 护 电路 等 几 部 分 电路 组 成 。 根据 转速 控 制 电压 输入 信 号及 霍 尔 Ｉ ｃ输 出 的 转 子 位 置 信 号 ，输 出 ６路 带 死 区 时 间 的 正 弦 波 Ｐ Ｗ Ｍ 信 号 和 转 速 反 馈 脉
电机 的 全 硬 件 电路 控 制 芯 片 ， 它 只 需 要 接 入 ３ 个 锁 存 型霍 尔 栅 极 驱动 电路 、欠 压 保 护 电路 、 过 热 保 护 电路 及 故 障信 号输
图 １ 无刷直流 电机控 制系统 的硬件组成原理框图
机 电信 息
２ ０ １ ３年 第 ７期 总 第 ３ ６ １期 ６ １
出 电路 等 。同 时还 提 供 一个 ７ ． ５ Ｖ 的稳 压 输 出 ，可 为 控 制 芯 片及 转 子位 置 检 测 电路 提 供 工 作 电压 。转 子位 置 检 测 部 分选 用 旭 化 成 公 司 生产 的锁 存 型 霍 尔
开关 集 成 芯 片 Ｅ Ｗ６ ３ ２ Ｓ ， 它 由霍 尔 芯 片 、差 分 放 大器 、稳 压 器 、 施 密特 触发 器 和 输 出级 组 成 。
基于 Ｔ Ｂ ６ ５ ５ １ Ｆ Ｇ正弦波驱动的无刷直流 电机控制系统研究
许 炜 余晓华 பைடு நூலகம்宇潇
（ 广 东 志高 空调有 限公 司 ，广 东 佛 山 ５ ２ ８ ２ ４ ４ ）
摘 要：研究 Ｔ Ｂ ６ ５ ５ １ Ｆ Ｇ芯片在变频空调用无刷直流电机控制系统中的应用， 详细介绍 了该系统的控制 电路、 Ｍ 模块 电路、
常用无刷电机驱动芯片
常用无刷电机驱动芯片无刷电机驱动芯片是一种控制无刷电机运转的电子元件，具有体积小、功耗低、效率高等优点，在很多领域得到广泛应用。
下面介绍一些常用的无刷电机驱动芯片。
1. DRV8301：DRV8301是Texas Instruments（德州仪器）公司推出的一款常用的无刷电机驱动芯片，适用于功率较小的无刷直流电机驱动。
该芯片采用封装形式较小的QFP封装，具有集成化程度高、性能稳定等特点，能够提供高电流输出和多种保护功能，广泛应用于工业自动化、电动工具、电动车等领域。
2. L6234：L6234是STMicroelectronics（意法半导体）公司推出的一款无刷电机驱动芯片，采用封装形式较小的SOIC封装。
该芯片采用了独特的电流控制技术，具有工作稳定、抗干扰能力强等特点，适用于中小功率的无刷电机驱动。
3. MC33035：MC33035是ON Semiconductor（安森美半导体）公司推出的一款无刷电机驱动芯片，采用封装形式较小的PDIP封装。
该芯片具有内置了多种保护功能，包括过压、过流、过热等保护，可广泛应用于家用电器、电动工具、电动车等电机驱动领域。
4. LB1938FA：LB1938FA是SANYO（三洋）公司推出的一款无刷电机驱动芯片，采用封装形式较小的SOP封装。
该芯片具有集成化程度高、工作稳定等特点，适用于小功率的无刷电机驱动。
5. A4950：A4950是Allegro MicroSystems公司推出的一款无刷电机驱动芯片，采用封装形式较小的SOIC封装。
该芯片具有高电流输出能力、低功耗等特点，适用于高功率无刷电机驱动，广泛应用于电动工具、机器人、电动车等领域。
综上所述，无刷电机驱动芯片是控制无刷电机运转的电子元件，常用的无刷电机驱动芯片有DRV8301、L6234、MC33035、LB1938FA和A4950等。
这些芯片具有集成化程度高、性能稳定、功耗低、效率高等特点，适用于不同功率范围的无刷电机驱动需求，被广泛应用于工业自动化、家电、电动工具、电动车等领域。
无刷直流电机驱动芯片
无刷直流电机驱动芯片无刷直流电机驱动芯片是一种用于控制无刷直流电机的重要器件。
它能够实现对电机的精确控制，并将输入信号转化为适合驱动电机的电压和电流。
无刷直流电机驱动芯片通常由电机驱动芯片和控制芯片两部分组成。
其中，电机驱动芯片负责将电流发送给电机运转，而控制芯片负责控制电机的速度和方向。
无刷直流电机驱动芯片的工作原理是通过通过电机驱动芯片将电流送入电机的各个相位，从而实现电机的转动。
控制芯片通过接收外部控制信号，对电机驱动芯片的输出进行调节，从而控制电机的运动。
无刷直流电机驱动芯片的主要功能有以下几个方面：1. 控制电机的速度：无刷直流电机驱动芯片能够根据输入的控制信号，实现对电机速度的精确控制。
通过调整电流的大小和频率，可以改变电机的转速，以适应不同的应用需求。
2. 控制电机的方向：无刷直流电机驱动芯片能够实现电机的正反转。
通过改变电流的极性或者改变相序，可以改变电机的转动方向。
3. 保护电机：无刷直流电机驱动芯片通常具有过流、过压、过温等保护功能，能够保护电机免受损坏。
4. 实时监测：无刷直流电机驱动芯片能够实时监测电机的转速、电流等参数，以便及时做出调整。
无刷直流电机驱动芯片在众多领域中都有广泛应用。
在家电领域，它用于控制电扇、洗衣机、空调等设备的无刷直流电机；在工业领域，它用于控制机床、自动化生产线等设备的无刷直流电机；在汽车、无人机等领域，它用于控制电动车、飞行器等设备的无刷直流电机。
无刷直流电机驱动芯片的发展趋势主要包括以下几个方面：1. 集成化：无刷直流电机驱动芯片将越来越多的功能集成在一颗芯片上，以减小体积和成本。
2. 功能更强大：无刷直流电机驱动芯片将提供更多的控制功能，以满足不断变化的应用需求。
3. 更高效率：无刷直流电机驱动芯片将提高能量转换效率，以降低能量损耗和热量产生。
4. 更高可靠性：无刷直流电机驱动芯片将提供更强的保护功能，以提高电机的可靠性和寿命。
总之，无刷直流电机驱动芯片是实现对无刷直流电机精确控制的重要器件。
直流无刷电机的正弦波控制
直流无刷电机的正弦波控制直流无刷电机（BLDC）是一种高效、可靠且广泛应用于各种领域的电机。
正弦波控制是一种常用的控制方法，可以提供更平滑、高效的电机运行。
正弦波控制的基本原理是通过调整电机的相电流，使其与正弦波形相匹配。
这种控制方法可以减少电机的振动和噪音，并提高其效率和性能。
在正弦波控制中，首先需要获取电机的位置信息。
这可以通过使用位置传感器（如霍尔传感器）或无传感器（传感器）的方法来实现。
位置信息可以用于确定电机的转子位置，从而确定相电流的相位。
一旦获取了位置信息，就可以根据所需的转速和负载要求来计算相电流的大小和相位。
这可以通过使用控制算法（如PID控制）来实现。
控制算法将根据电机的实际位置和所需位置之间的差异来调整相电流的大小和相位，以实现精确的控制。
正弦波控制还可以通过使用逆变器来实现。
逆变器将直流电源转换为交流电源，并提供所需的正弦波形。
逆变器的输出将通过功率放大器传递给电机的相线圈，从而控制电机的运行。
正弦波控制具有许多优点。
首先，它可以提供更平滑的电机运行，减少振动和噪音。
其次，它可以提高电机的效率和性能，使其在不同负载条件下都能保持稳定的运行。
此外，正弦波控制还可以提供更高的转矩和更广泛的速度范围。
然而，正弦波控制也存在一些挑战。
首先，它需要准确的位置信息和复杂的控制算法，以实现精确的控制。
其次，逆变器和功率放大器的设计和实现也需要一定的技术知识和经验。
此外，正弦波控制的成本通常较高，因为它需要更复杂的硬件和软件。
正弦波控制是一种高效、可靠的直流无刷电机控制方法。
它可以提供更平滑、高效的电机运行，并具有更好的性能和稳定性。
然而，它也需要准确的位置信息和复杂的控制算法，以及相应的硬件和软件支持。
随着技术的不断发展，正弦波控制在各个领域的应用将会越来越广泛。
直流无刷电机简易正弦波控制
类控制方式为线电压控制。
见图2：图3 开关损耗最小正弦PWM端线电压其中Ux、Uy、Uz为电机端线电压，Ua、Ub、Uc为电机相电压，可见相电压相位差为120度。
Ux、Uy、Uz与Ua、Ub、Uc的关系如下：合并后，Ux，Uy，Uz如下：可见采用开关损耗最小正弦PWM时，Ux，Uy，Uz相位差120度，且为分段函数形式，并非正弦电压，而电机相电压Ua、Ub、Uc仍然为正弦电压。
且在120度区内端线电压为0，即对应的开关管常开或常关。
因此与三相正弦PWM相比，开关损耗减少1/3。
通过控制Ux，Uy，Uz的相位以及幅值即可以控制Ux，Uy，Uz，实现控制电流的目的。
4．直流无刷电机简易正弦波控制的实现4.1 系统结构图4 系统框图系统结构如图4所示。
工作原理如下：霍尔输入信号经过自动滤波及采样处理，得到可为分段函数，与为正的实现：因此即图5 BLDC霍尔传感器输出与反电势之间的关系采用开关损耗最小正弦PWM控制BLDC时时，电机端线电压与霍尔传感器输出之间的关系示意图如图6。
图6 采用开关损耗最小正弦PWM时，端线电压与霍尔状态的关系由图2可知，采用开关损耗最小正弦PWM时电机端线电压超前于相电压30°，因此可得采用正弦波控制时电机相电压与反电势同步。
由于相电压超前于相电流，因此相电流滞后于反电势。
4.4 转速计算转速计算依赖于霍尔传感器，理想状态下相邻两个霍尔状态的间隔为60°，实际应用中由于存在安装误差，实际间隔并非60°，会引入计算误差。
本文档中采用一个霍尔传感器的输出作为转速计算参考，如图7所示。
其中高低电平分别为180度，不会引入安装误差。
利用此信息即可计算电机转速。
图7 转速计算计算公式如下：。
其中：f为电频率，P为电机极对数4.5 角度估算与方波控制不同，正弦波控制中角度为连续变化，而BLDC中常见的3个霍尔传感器仅仅能提供6个角度信息，即0°，60°，120°，180°，240°，300°，其他角度信息无法直接获得。
无刷直流电机芯片
无刷直流电机芯片一、无刷直流电机的基本概念无刷直流电机是指不需要通过换向器来改变电流方向的直流电机，它采用了电子换向技术，通过内部芯片控制转子磁极与定子磁极之间的交替吸引和排斥，从而实现转子的旋转。
相比于传统的有刷直流电机，无刷直流电机具有更高的效率、更长寿命、更小噪音等优点。
二、无刷直流电机芯片的作用无刷直流电机芯片是控制无刷直流电机运转的关键部件。
它包含了多个功能模块，如PWM模块、霍尔传感器接口模块、过温保护模块等。
通过对这些功能模块进行编程和控制，可以实现对无刷直流电机速度、方向等多种参数进行精确控制。
三、无刷直流电机芯片常用类型1. 8位单片机：如ATmega328P等。
2. 32位单片机：如STM32F103C8T6等。
3. DSP芯片：如TMS320F28069等。
四、无刷直流电机芯片的主要特点1. 高速运算能力：由于需要对多个功能模块进行编程和控制，无刷直流电机芯片需要具备较高的运算能力。
2. 低功耗设计：无刷直流电机通常用于电池供电的场合，因此无刷直流电机芯片需要采用低功耗设计，以延长电池寿命。
3. 多种保护功能：无刷直流电机芯片需要具备过温保护、过压保护、欠压保护等多种保护功能，以确保无刷直流电机的安全运行。
五、无刷直流电机芯片的应用领域1. 电动工具：如钻头、磨削机等。
2. 家用电器：如吸尘器、洗衣机等。
3. 汽车行业：如发动机启停系统、车窗升降系统等。
4. 机器人领域：如航空航天领域中的卫星姿态控制系统等。
六、无刷直流电机芯片选型注意事项1. 根据实际应用需求选择合适的型号和规格；2. 注意处理好功耗和性能之间的平衡；3. 需要考虑到环境温度和使用寿命等因素。
七、总结无刷直流电机芯片是实现无刷直流电机精确控制的关键部件，其选型和使用对无刷直流电机的性能和寿命具有重要影响。
在实际应用过程中，需要根据具体情况选择合适的无刷直流电机芯片，并注意处理好功耗和性能之间的平衡，以确保无刷直流电机的安全、稳定运行。
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2
TOSHIBA
引脚描述
TB6551FG/FAG
引脚编号
符号
21
HU
20
HV
19
HW
18
CW/CCW
11
RES
22
Ve
23
LA
12
OS
3
Idc
14
Xin
15
Xout
24
Vrefout
17
FG
16
REV
9
U
8
V
7
W
6
X
5
Y
4
Z
1
VCC
10
Td
2
P-GND
13
S-GND
描述
备注
位置信号输入引脚的 U 位置信号输入引脚的 V 位置信号输入引脚的 W
2.2
3.0
0.46
---
27.5
53.5
4.2 3.7 ---
TB6551FG/FAG
典型
3 20 -20 -40 40
最大值
单 位
6 mA
40
---
μA
---
80
---
Vrefout V-Fra bibliotek-0.8
0.3
--- V
Vrefout − 0.4
---
0.4 0.78
Vrefout − 0.5
---
0.5
VFG(H)
VFG(H) Vrefout IL (H) IL (L) TOFF(H)
TOFF(L) Vdc TLA (0)
TLA (2.5) TLA (5) VCC (H) VCC (L)
VH
IOUT = 1 mA
FG
IOUT = −1 mA FG
IOUT = 30 mA Vrefout
VOUT = 0 V U, V, W, X, Y, Z ---
调整提前角 提前角可以修正在导通信号范围从 0 到 58°与感应电压。 模拟电压从 LA 引脚输入（0 V 到 5 V 除以 32）： 0 V = 0° 5 V = 58°（当输入电压大于 5 V 时, 58°）
设定载波频率 这一特征集的三角波周期（载波周期）产生 PWM 信号的必要。 （三角波用于强行打开下部晶体管时，电机采用方波驱动的。） 载波周期 = focs / 252（Hz） focs = 参考时钟（陶瓷振荡）
当位置信号是 HHH 或 LLL，控制门块 保护动作 内置的上拉电阻器
旋转方向信号输入引脚 复位信号输入引脚 输入电压指令信号
L：正向 H：反向
L：复位（输出为非活性） 运行/停止运行 也用于门块保护
内置下拉电阻
超前角设置信号输入引脚 在 32 步内设定 0°到 58°
输入输出的逻辑选择信号 L：有效低电平 H：有效高电平
8
TOSHIBA
TB6551FG/FAG
功能描述
基本操作： 在启动时，电机采用方波导通信号基于位置信号驱动。什么时候位置信号达到旋转 f = 5 赫兹或更高一些， 转子的位置是推断出来的产生位置信号和调制波。调制波与三角波比较；产生正弦波 PWM 信号驱动电机。 从开始到 5Hz 的方波驱动时，（120°开启）f = fOSC /（212×32×6） 5Hz 或更高：采用正弦波 PWM 驱动时，（180°开启）当 fOSC = 4MHz，约 5Hz
下降即使操作条件（即工作温度/电流/电压，等等）是在绝对最大额定值。 请设计适当的可靠性通过回顾东芝半导体可靠性手册（“操作注意事项”、“降额的概念和方法”）和个人的 可靠性数据（即可靠性试验报告估计的故障率 ，等等）。
工作环境
特性 电源电压
陶瓷振荡频率
符号 VCC Xin
最小值 6 2
典型值 7 4
输入电流—保护信号
输入直流电流。 参考电压：0.5 V 内置滤波器（≈1μS）
输入时钟信号 输出时钟信号
内置的反馈电阻
输出参考电压信号
5 伏（典型值），30 毫安（max）
FG 信号输出引脚 反向旋转检测信号
输出 3PPR 位置信号 检测到反向旋转
输出导通信号
输出导通信号
输出导通信号 输出导通信号
选择高或低有效使用输出逻辑选择引脚
输入电压由参考电压或高的修 正到参考电压。
超前角设置信号 输入引脚
0 V：0° 5 V： 58° （5-bit AD）
模拟
输入范围为 0 V 至 5 V
LA
输入电压由参考电压或高的修 正到参考电压。
TB6551FG/FAG
输入/输出内部电路
声明：本文档由英文版翻译而来并非准确仅供参考，请按原英文版为准。
1.0 V
Vrefout − 0.5
---
0.5
1.0
5.0
5.5
0
10 μA
0
10
2.6
---
μs
3.8
---
0.5 0.54 V
0
---
32
。 34.5
59 62.5
4.5
4.8
4.0
4.3 V
0.5
---
注：TOFF OS = High
OS = Low
声明：本文档由英文版翻译而来并非准确仅供参考，请按原英文版为准。
模拟
Idc
门块保护在 0.5 伏或更高
（在载波周期发布）
TB6551FG/FAG
输入/输出内部电路
时钟信号输入引脚 时钟信号输出引脚
Xin
操作范围
Xout
2 兆赫至 8 兆赫（陶瓷振荡）
参考电压信号输出引脚
Vrefout
5 ± 0.5 V (max 30 mA)
声明：本文档由英文版翻译而来并非准确仅供参考，请按原英文版为准。
5
TOSHIBA
引脚描述
符号
输入/输出信号
TB6551FG/FAG
输入/输出内部电路
反向旋转检测信号输出 引脚
REV
数字 推挽输出：±1 毫安（max）
FG 信号输出引脚
数字
FG
推挽输出：±1 毫安（max）
导通信号输出引脚 U 导通信号输出引脚 V 导通信号输出引脚 W 导通信号输出引脚 X 导通信号输出引脚 Y 导通信号输出引脚 Z
下列条件适用于可焊性： * 可焊性
1. 使用 Sn-37Pb 焊料浴 * 焊料浴温度为 230°C * 浸渍时间= 5 秒 * 时间=一次数 使用 R 型通量 2. 使用的 Sn-3.0Ag-0.5Cu 焊料浴 * 焊料浴温度为 245°C * 浸渍时间= 5 秒 * 时间=一次数 使用 R 型通量
IOUT = 2 mA U, V, W, X, Y, Z IOUT = −2 mA U, V, W, X, Y, Z
VREV (H)
输出电压
VREV (L)
---
IOUT = 1 mA IOUT = −1 mA
REV REV
输出泄漏电流 输出关闭时间 上/下晶体管
（注 6） 过电流检测
提前角度校正
VCC 监控
Weight: SSOP24-P-300-1.00 : 0.33 g (typ.) SSOP24-P-300-1.00B : 0.28 g (typ.)
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1
TOSHIBA
TB6551FG/FAG
结构图
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最大值 10 8
单位 V
MHz
声明：本文档由英文版翻译而来并非准确仅供参考，请按原英文版为准。
7
TOSHIBA
电气特性 （Ta = 25°C, VCC = 7 V）
特性
符号
测试 电路
测试条件
电源电流
ICC
---
Iin (1)
Vrefout = open Vin = 5 V Ve, LA
输入电流
Iin (2)-1 Iin (2)-2 Iin (2)-3
（载波周期= fosc/252 (Hz)） • 内置超前角控制功能（0° to 58° in 32 steps） • 内置死区时间函数（setting 2.6μs or 3.8μs） • 信号输入引脚过电流保护 • 内置调节器 (Vref = 5 V (typ.), 30 mA (max)) • 工作电源电压范围：VCC = 6 V to 10 V
死区时间的功能：上/下层晶体管输出关断时间 当电机采用正弦波 PWM 驱动，死区时间产生的数字化在 IC 防止任何短路造成的同时打开上、下外部电 源设备。 当一方波在整个工作周期模式产生 ，死区时间的功能打开以防止短路。
当 fosc = 4.19 MHz 时将会超出 TOFF 值
fOSC =参考时钟（陶瓷振荡）
TOSHIBA
TB6551FG/FAG
TOSHIBA Bi-CMOS 单片集成电路
TB6551FG, TB6551FAG
三相全波正弦波 PWM 直流无刷电机控制器
这个 TB6551FG / FAG 芯片是专为电机、风机、三相 无刷直流电机（BLDC）应用而设计。
特征
• 正弦波 PWM 控制 • 内置三角波发生器
U
模拟
V
W
推挽输出：±2 毫安（max）
X
Y
L：0.78 V（max）
Z
H：vrefout−0.78 V（min）
声明：本文档由英文版翻译而来并非准确仅供参考，请按原英文版为准。
6
TOSHIBA
绝对最大极限值（Ta = 25°C）