介紹
微控制器技術(shù)（下面簡(jiǎn)稱MCU）比以往更低的成本更有效地控制電動(dòng)機(jī)。這加速了從機(jī)電控制到電子電機(jī)控制的轉(zhuǎn)變。 MCU控制的無刷直流電機(jī)消除了電刷磨損機(jī)制和電弧放電。其優(yōu)點(diǎn)包括更高的效率，更高的轉(zhuǎn)矩慣性比，更高的速度能力，更低的可聽噪聲，更高的熱效率和更低的EMI特性。
多脈沖發(fā)生器（MPG）為直流電機(jī)控制提供靈活，經(jīng)濟(jì)高效的微控制器解決方案。下面我們來描述MPG如何用于控制帶傳感器的無刷直流電機(jī)。
多脈沖發(fā)生器概述
多脈沖發(fā)生器包括：
1）16位PPG定時(shí)器：為波形定序器提供PPG信號(hào)；
2）16位重載定時(shí)器：作為波形序列發(fā)生器的間隔定時(shí)器，用于電機(jī)速度檢查。它記錄每個(gè)狀態(tài)的時(shí)間（計(jì)算速度）并檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行中的任何異常。在檢測(cè)到缺失位置檢測(cè)時(shí)，它禁用多脈沖發(fā)生器的OPT輸出；
3）波形序列器。波形序列發(fā)生器是多脈沖發(fā)生器的核心。它能夠生成各種波形，如PPG波形，非重疊波形。波形序列器根據(jù)多脈沖發(fā)生器（SNI2~0）的輸入信號(hào)將16位PPG定時(shí)器輸出信號(hào)指向多脈沖發(fā)生器輸出引腳（OPT5~0）。 OPT5~0輸出信號(hào)與PPG信號(hào)同步為了消除不必要的故障。
直流電機(jī)的概念
在任何電動(dòng)機(jī)中，操作都基于簡(jiǎn)單的電磁學(xué)。載流量導(dǎo)體產(chǎn)生磁場(chǎng);當(dāng)它被放置在外部磁場(chǎng)中時(shí)，它將經(jīng)歷與導(dǎo)體中的電流成比例的力，以及與導(dǎo)體的強(qiáng)度成正比的力外部磁場(chǎng)。在大多數(shù)常見的直流電動(dòng)機(jī)中，產(chǎn)生外部磁場(chǎng)高強(qiáng)度永磁體。每個(gè)直流電機(jī)都有六個(gè)基本部件 - 軸，轉(zhuǎn)子（電樞），定子，換向器，磁場(chǎng)磁鐵，和刷子。定子是電動(dòng)機(jī)的固定部分。它包括電機(jī)外殼和兩個(gè)或更永久的磁極片。轉(zhuǎn)子由繞組組成。繞組是電氣的連接到換向器。轉(zhuǎn)子（連同軸和連接的換向器）旋轉(zhuǎn)相對(duì)于定子。電刷，換向器觸頭和轉(zhuǎn)子繞組的幾何形狀使得在通電時(shí)如果應(yīng)用，通電繞組和定子磁鐵的極性不對(duì)齊。該轉(zhuǎn)子將旋轉(zhuǎn)，直到它幾乎與定子的磁場(chǎng)磁鐵對(duì)齊。隨著轉(zhuǎn)子到達(dá)對(duì)準(zhǔn)時(shí)，電刷移動(dòng)到下一個(gè)換向器觸點(diǎn)，并激勵(lì)下一個(gè)繞組。
直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
?易于理解的設(shè)計(jì)
?易于控制速度
?易于控制扭矩
?簡(jiǎn)單，便宜的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
?比相同功率的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)小
?可變速度比感應(yīng)電機(jī)需要更少的組件
直流電機(jī)的缺點(diǎn)
?生產(chǎn)成本高昂
?無法在最低速度下可靠控制
?體積更大
?高維護(hù)
?灰塵
?不能在某些危險(xiǎn)環(huán)境中使用
?比感應(yīng)電機(jī)更響亮
使用MPG控制直流電機(jī)
直流電機(jī)由波形序列器生成的序列控制，序列波形由PPG組成，并根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置改變狀態(tài)，該輸出數(shù)據(jù)寄存器（OPDR）決定輸出哪個(gè)OPT輸出（OPT5~0）引腳16位PPG定時(shí)器輸出，通過將不同的輸出數(shù)據(jù)緩沖寄存器（OPDBRB~0）加載到輸出數(shù)據(jù)寄存器（OPDR），生成各種OPT輸出組合（OPT5~0）。這樣，在多脈沖發(fā)生器輸出時(shí)可以呈現(xiàn)/不存在16位PPG定時(shí)器輸出（OPT5?0）。 PPG定時(shí)器輸出信號(hào)也從一個(gè)OPT輸出切換到另一個(gè)OPT輸出根據(jù)輸出數(shù)據(jù)寄存器（OPDR）和輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中設(shè)置的順序寄存器（OPDBRB~0）。
由于直流電機(jī)是閉環(huán)控制，因此它始終具有來自電機(jī)的反饋。 有些電機(jī)有轉(zhuǎn)子位置傳感器（霍爾傳感器），有些是無傳感器的。 對(duì)于霍爾傳感器，位置檢測(cè)多脈沖發(fā)生器中的電路用于檢測(cè)位置輸入（SNI2~0）的邊沿/電平檢測(cè)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置。 但是，在無傳感器的情況下，外部電路是需要檢測(cè)電機(jī)線圈的反電動(dòng)勢(shì)并將其轉(zhuǎn)換為位置信號(hào)。該來自電機(jī)傳感器/反電動(dòng)勢(shì)電路的位置信號(hào)將連接到輸入捕獲以獲得速度計(jì)算。 如果實(shí)際速度高于/低于預(yù)期，則調(diào)整PPG任務(wù)以糾正速度。
直流電機(jī)緊急停止
DTTI1控制用于在緊急情況下停止多脈沖發(fā)生器輸出。 它是由DTTI1輸入的電平“0”觸發(fā)。速度計(jì)算直流電機(jī)控制通常包含6種狀態(tài)。 MCU中的定時(shí)器記錄每個(gè)狀態(tài)使用的時(shí)間，然后總結(jié)6個(gè)州的持續(xù)時(shí)間。 結(jié)果總和是一個(gè)電循環(huán)的時(shí)間。一個(gè)電循環(huán)= T1 + T2 + T3 + T4 + T5 + T6 = Ts一個(gè)物理循環(huán)（轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈）= Ts x（極對(duì)數(shù)）因此，RPM = 60 /（Ts x（極對(duì)數(shù)））可以通過調(diào)整PPG的占空比來調(diào)整速度。多脈沖發(fā)生器直流電機(jī)波形輸出數(shù)據(jù)緩沖寄存器（OPDBR）由12個(gè)寄存器組成。 通過加載不同OPDBR寄存器進(jìn)入輸出數(shù)據(jù)寄存器（OPDR），輸出各種波形多脈沖發(fā)生器輸出（OPT5~0）。
輸出數(shù)據(jù)緩沖寄存器（OPDBR）中的數(shù)據(jù)，其地址由BNKF指定，在產(chǎn)生的寫時(shí)序，RDA2~0位被傳送到輸出數(shù)據(jù)寄存器（OPDR）數(shù)據(jù)寫入控制單元。輸出數(shù)據(jù)緩沖寄存器（OPDBR）的BNKF，RDA2~0位決定數(shù)據(jù)的順序傳輸?shù)捷敵鰯?shù)據(jù)寄存器（OPDR），OPx1 / OPx0位決定形狀輸出波形。 只要寫入時(shí)序，輸出波形就會(huì)自動(dòng)更新（WTO）產(chǎn)生。
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