直流无刷马达控制方案及工作原理

课程介绍

视频亮点展示：

亮点一：本视频也是典型的 数模混合电路，前5部视频主要讲模拟电路。如何实现无缝混搭？电路设计又需要注意哪些细节呢？这是本部视频最大亮点。

亮点二：本部视频通过硬件波形的整形、储存，以及根据 时序 来分配并动作，根据时序进行多路信号的切换，以及不同波形在不同时刻发生不同的动作。锻炼学员综合协调处理波形根据时间来锁存信号与释放信号的能力。如果以前是二元化，现在就是三元化。以前只是电压电流为主轴的波形设计，现在则是 电压电流波形在时间轴上 的分配。

亮点三：全场以实物为依托，进行 现场调试，并且手把手教会大家进行单个模块的调试与模块之间联调的方法，手把手教会并提高大家调试电路的动手能力，这也是工程师必备的最重要的一点。调试过程中遇到的很多难点、很多困难，敬请关注张飞老师如何亲自进行调试，如何克服困难，如何去分析寻找突破点。

亮点四：本部视频，张老师教会大家如何用 万用表来测量 一些元器件，有助于提高维修线路板的效率，节省时间，更多精彩的内容请关注视频。

亮点五：本视频基于前几部视频，让工程师深入到第二阶段学习，提高复杂电路的架构与设计能力，掌握到电路设计的全局观。不再像以前简单的基于元器件的使用，而是如何综合运用各种复杂器件实现各种复杂应用。

通过学习本套视频你可以获得什么？

一、BLDC（直流无刷马达） 工作原理

二、学习有霍尔位置传感器 和无霍尔位置传感器的BLDC区别

①目前有位置传感器用的比较多，由于它能够准确采样转子的旋转位置，所以更能稳定可靠运行，控制方式相对来说也简单些。因此，在很多项目中得到大量使用。应用领域：特别适合大负载和静止启动的情况。比如，电动车、电动自行车、电动汽车、高铁等中均得到大量而广泛的应用。当然，毕竟马达上多个sensor ，在马达制作工艺方面增加了复杂度，增加了成本。同时，霍尔也存在一定几率的老化不良等问题，对电机的整个寿命产生一定的影响。

②由于有位置马达存在上述的弊端，无位置由于没有sensor工艺简单，同时更加安全可靠，所以在很多场合也得到比较多的应用。在一些复杂恶劣的环境、轻负载的情况下应用，比如风机，空调压缩机，汽车的冷却风扇等。但是，由于位置是根据马达的反电动势计算得来的，因此具有不可靠性。而且在马达静止情况下，由于不存在反电动势，因此转子的位置更加难以确定。所以，不适合马达在静止条件下使用。

③综上所诉，有位置的马达的驱动器比较简单，马达相对复杂，可静止启动。无位置控制的马达优点是马达简单控制器复杂，适合轻负载，非零转速启动或者在马达又一定转速下启动。

三、霍尔位置设计

四、高压和低压应用（供电和应用）

如果是接电网，一般接高压，降低成本。接电网是用310V或者更高。还有一种户外移动电源供电，这种一般情况是做低压。那么，都有这么个代表。空调压缩机--高压；电动车--低压；随着bldc的快速发展，低压为代表的发展十分迅速，智能代步工具；机器人；电动工具；园林工具等等。高压和低压这两个方向发展十分巨大，快速发展的。

五、马达的转子、定子采样设计

BLDC 分外转子和内转子，如何整合？

外转子应用领域广泛：风扇马达、轮毂马达、多旋翼无人机航模，电动滑板（见下图）。

外转子和内转子相同工作下特性比较：外转子体积小，内转子大；但是，外转子结构复杂，强度不如内转子；

六、方波和正弦波介绍

从马达的反电动势波形来区别，可以分为正弦波和方波。这个主要是指反电动势，这个是由磁钢的充磁方向决定的。在区分马达是否正弦马达输出相两端的端电压，用手拨动马达旋转，如果端电压是正弦波就为正弦波马达，反之为方波马达。目前方波马达的控制技术成熟。正弦波复杂，驱动器控制差不多，未来空间大。但是目前主流仍是方波马达。

七、电压，转速，扭矩，功率之间关系

①功率速度扭距转换公式

②详细解释马达的转速与马达扭距之间的关系（从磁场切割的原理解释）

③详细解释马达的极对数，以及虚拟电机，马达电周期与机械周期之间的区别

④马达线圈扎数与马达扭距之间的关系；

⑤马达的电压与转速之间的关系，及马达的电流与转速，效率之间的关系，和如何调速。

对于BLDC马达，一般情况下电压越高，转速越高；反之，电压越低马达的转速越低。从这个角度来说，实行调速，可以用PWM调速法。

第二个角度讲，定子由硅钢片合成，当线包通过电流，会产生涡流损耗，此涡流的平方和电流平方成正比，随着电流增大而增大，称为铁损，从线包的损耗称为铜损，和涡流的铁损，角度来讲，电流不应过大。

当然，电压也不能够无限制的增加，随着电压的升高，一些马达控制逻辑是低压器件，存在电源转换，电压越高，电源转换付出的成本也就越多。另外，电压选择需要依靠外界提供的电能。所以在一个项目中选择马达根据情况酌情处理。

八、BLDC如何实行电压调速

本项目以三相bldc方波有位置传感器马达为实例，用全硬件的方式来搭建驱动器电路。

①三相桥电路的设计：mosfet的选型和设计；mosfet充放电电路的设计；

②半桥驱动电路的选型和讲解；

③自举充电电路的讲解：如何实现自举电容充电？

④半桥驱动前级，复杂逻辑电路如何实现？分以下几个方面：

Ø 如何用全硬件的方式实现马达正转？

Ø 如何实现马达的停止？

Ø 如何实现自取电容的充电？

Ø 如何根据霍尔的逻辑信号来实现马达的换向？

Ø 如何实现马达的调速？

九、调试部分

1. 霍尔电路的调试

2. 数字电路的调试

3. 半桥电路的调试

4. 充电电路的调试

5. 桥式电路的调试

6. 马达整机的联调

受众群体有哪些？

1、如果你还是学生，正厌倦于枯燥的课堂理论课程，想得到电子技术研发的实战经验；

2、如果你即将毕业或已经毕业，想积累一些设计研发经验凭此在激烈竞争的就业大军中脱颖而出，找到一份属于自己理想的高薪工作；

3、如果你已经工作，却苦恼于技能提升缓慢，在公司得不到加薪和快速升迁；

4、如果你厌倦于当前所从事的工作，想快速成为一名电子研发工程师从事令人羡慕的研发类工作。

张飞直流无刷电机驱动 & 碎纸机项目实战

（包括：第三部办公室碎纸机系统项目，第八部直流无刷电机驱动设计）

地址：http://t.elecfans.com/topic/26.html?elecfans_trackid=page2200

专栏课程28个课时（点击教程即可观看）

• 马达基础知识讲解

• 马达的分类和结构讲解，交流电机工作原理讲解

• 直流有刷马达和直流无刷马达基础知识讲解

• 直流无刷马达的控制讲解——电机内部的磁力线方向讲解

• 直流无刷马达控制

• 电机驱动器讲解

• 方波控制器电机控制讲解

• 搭建和设计驱动电路

• 设计电路——检流电路的设计

• 驱动电路的搭建——三相桥裂变电路

• 霍尔电路的设计

• 霍尔电路逻辑讲解

• 预驱动电路讲解-ir2101数据手册讲解

• 预驱动电路讲解-ir2101数据手册讲解

• 预驱动电路讲解—IR2101框图讲解

• 预驱动电路讲解——IR2101数据手册讲解

• 半桥驱动电路设计

• 半桥驱动的电路设计——慢通快关电路的设计

• 半桥驱动电路——自举电容电路讲解

• 逻辑电路设计——CD4051数据手册讲解

• 逻辑电路设计——逻辑设计讲解上

• 逻辑电路设计——逻辑设计讲解下

• 设计逻辑电路——使用或门进行信号的处理

• 设计逻辑电路——通过CD4053进行设计选择开关电路

• 完善原理图，原理图设计总结

• 电路调试——电源调试

• 电路调试——霍尔电路的调试

• 电路调试 ——两路选择开关和驱动电路的调试和BLDC总结