馬達反饋信號

　　馬達和電源控製電路需要提供各種信號，這些信號視馬達的類型及控製算法而定。采集一種反饋信號的方法很多。例如，許多馬達控製算法需要知道負載中的相電流。測量相電流的最簡單方法是使用霍爾效應電流傳(chuan) 感器。霍爾傳(chuan) 感器與(yu) 驅動馬達的高壓電路完全隔離，它使用邏輯電路的電源，連接到MCU或者DSC中的A/D轉換器時所需元件極少，缺點則是成本高。

　　測量相電流的另一個(ge) 方法是采用PWM電流傳(chuan) 感器IC。它測量一隻與(yu) 負載串聯、對電流敏感的電阻器上的電壓降。經過設計，這些器件基於(yu) 功率輸出級輸出的滿幅電壓上下浮動，並采用自舉(ju) 電源供電。這種傳(chuan) 感器的輸出是PWM信號，它的占空比與(yu) 感應電阻器中的電流成正比，並有兩(liang) 種方法與(yu) 微控製器連接。第一種方法是采用一個(ge) RC濾波器網絡對PWM的輸出信號濾波，並把它轉換成模擬信號。這個(ge) 方法的缺點是，控製算法要求濾波器輸出中沒有紋波和相位誤差。此外使用濾波器也增加了設計的成本。另外一個(ge) 方法是直接把PWM的輸出信號送到微控製器上的輸入采集外設引腳上（圖3）。這一外設在輸入信號處於(yu) 上升沿和下降沿（或兩(liang) 者）時采集數字時基信號的脈衝(chong) 數，並用應用軟件進行處理，從(cong) 而計算出輸入信號的周期、頻率或者占空比。

　　當控製器上有“輸入采集”引腳時，我們(men) 也可以在設計中加上隔離式模擬放大器，通過數字轉換來得到相電流。用V/F或者電壓/PWM轉換器把模擬信號轉換成數字信號。模擬信號可用數字式光耦合器通過隔離電路傳(chuan) 到控製器。與(yu) 模擬隔離方案相比，V/F轉換器+光耦合器方案成本較低。

　　測量相電流的第三個(ge) 方法是，在電源級電路的每個(ge) 低端晶體(ti) 管源極串聯一隻感應電阻器（圖4），用差動放大器來放大電阻器兩(liang) 端的電壓，然後送入A/D轉換器的輸入端。在使用這個(ge) 方法時，A/D轉換器必須與(yu) 控製晶體(ti) 管的PWM信號同步。為(wei) 了得到精確的電流信號，應當在電源輸出級中的低端晶體(ti) 管開通時進行測量。在使用分流電阻進行測量時，內(nei) 建有A/D同步邏輯電路的控製器很有用。

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　　進行軟件開發

　　用傳(chuan) 統的仿真器來開發馬達控製軟件比較困難。使用仿真器時，設計人員可以在任何時刻停止應用軟件的執行，以便查看寄存器值以及代碼執行情況。但是，在某些時刻停止軟件執行其實會(hui) 對馬達和電源電路造成極大影響。

　　在停止軟件執行時，PWM 控製值不再更新，馬達和電源輸出級電路中便會(hui) 出現較大的直流電流。為(wei) 了解決(jue) 這一問題，應該通過仿真器將PWM信號置於(yu) 不會(hui) 損壞負載的狀態。例如，dsPIC30F係列PWM外設部件可在仿真器停止時將所有PWM輸出引腳設置在低電平狀態。這時所有輸出器件都關(guan) 斷，馬達慢慢停下來。在產(chan) 品開發過程中，加入額外的硬件保護功能十分有用。這些功能可在產(chan) 品開發過程出現軟件錯誤時保護硬件不受損壞，並可在正式生產(chan) 時去除以節省成本。這些功能包括限流、總線電壓過載保護及在高、低端晶體(ti) 管同時導通時關(guan) 機。

　　本文小結

　　在選定某種控製器後，我們(men) 便要選擇相應的元件來連接控製器和電源輸出級電路。通用MCU能夠滿足算法需求，但是它可能不具備與(yu) 馬達控製直接相連的外設部件。我們(men) 必須在接口電路中增加相應硬件，以保護輸出器件或處理反饋信號。

　　作者：Steve Bowling

　　Microchip Technology Inc.

　　首席應用工程師