3.1 反電動勢過零點檢測

在PWM輸出高期間，假設斷開相繞組端電壓為 ，反電動勢為 ，供電電壓為 ，則三者之間有如下關系：

SH79F168提供PWM周期中斷和占空比中斷。當周期中斷發(fā)生時不斷檢測斷開相的端電壓，并與 比較，直到檢測到過零點或者PWM輸出低(根據PWM占空比中斷標志位判斷)，即可實現在PWM輸出高期間的反電動勢過零點檢測。每次換相后就切換到另一個通道，檢測下一個斷開相的端電壓，如此循環(huán)，實現實時檢測。

需要注意是剛換相后的一段時間內，由于MOS管的續(xù)流，斷開相繞組的電壓會出現尖峰。為了準確檢測反電動勢，可以選擇在剛換相的一到兩個PWM周期內不進行采樣，避開尖峰電壓。

3.2 起動算法

BLDC電機的反電動勢和轉速正相關，在起動和低速運行階段，電機產生的反電動勢為零或很小，因此往往需要經過一段強制加速，使反電動勢上升到能夠檢測過零點的水平。

航模電機一般在較低速時即會產生比較明顯的反電動勢，這個特點為起動提供了很大的便利。先給電機任意兩相通電，使電機獲得一個初速度，這時檢測斷開相電壓并等待其發(fā)生過零。若檢測到過零點則換相，若經過較長一段時間還沒有檢測到過零則強制換相，重復這個過程直至電機穩(wěn)定運行。這種起動方式，不但實現簡單，而且穩(wěn)定可靠。

3.3 換相計算

一般在用反電動勢法進行BLDC控制的時候，需要對每兩次換相的間隔時間進行計時，得到60°電角度時間，然后除以2作為檢測到過零點后30°延時的定時值。這就需要用到兩個定時器/計數器，一個用作計數器對每兩次換相的間隔進行計數，另一個用作定時器實現30°延時。本方案中為了節(jié)省timer資源，用一個timer同時完成兩項功能。

在每次換相后，檢測到該通電狀態(tài)下的過零點之間，timer0用作計數器;在檢測到過零點之后，之前的計數值即為30°電角度，將其作為定時值裝入timer0，timer0用作定時器開始定時。定時時間到后，在timer0中斷中進行換相。然后timer0又用作計數器，如此循環(huán)。正常情況下，由于電機轉速很高，每次換相到檢測到過零點之間的時間很短，timer0在計數模式下不會發(fā)生中斷。若timer0在計數模式時發(fā)生中斷，必然是計數溢出，說明電機經過較長的時間還沒有檢測到過零點，而這可以作為電機堵轉的標志。根據實際情況，可對timer0在計數模式下連續(xù)發(fā)生中斷的次數進行計數，超過一定值即認為發(fā)生堵轉。這樣，timer0還實現了堵轉保護的功能。

4 系統測試及總結

圖4~6分別為PWM占空比約為20%、50%和100%時,在電機運轉過程中用示波器捕捉到的各相電壓和過零點位置波形。

圖 4 PWM占空比為20%

圖 5 PWM占空比為50%

圖 6 PWM占空比為100%

各圖中最上方的方波中每個高低翻轉的位置即對應程序中檢測到過零點的時刻，下面三個梯形波分別為A、B、C三相的端電壓。由圖中可以看出PWM占空比越高時系統運行越穩(wěn)定。本系統經測試在PWM占空比低至8%時還能穩(wěn)定運行。

采用本方案的航模電調通過廠家的各項測試，性能良好，穩(wěn)定可靠，且節(jié)省了成本。目前已進入批量生產階段，產生了良好的經濟效益。