功率板原理图 STK-STM8 BLDC开发套件(第6章)

基于STM8官方库控制BLDC说明一、基于STM8官方库控制BLDC反电动势采样方法说明1、ST公司专利（PWM OFF 反电势采样）采样原理：在PWM OFF期间电机虚拟中点的电压为零，反电势电压可以直接AD采样,采样值和0.2V做比较；优点：采样电路简单，只需要三个限流电阻，限制流入AD转换器的电流；缺点：由于这种方法需要一定的PWM OFF时间，所以在有些需要PWM占空比为100%的应用中，无法使用此方法；2、反电势经典采样方法（PWM ON）采样原理：在PWM ON期间，电机中点电压为电源母线电压的一半，其值作为反电势是否过零点的参考值优点：PWM 的占空比可以达到100%；缺点：需要三个电阻构建一个虚拟中点，并且和电机的速度有关系，在采样灵敏度上没有PWM OFF灵敏；虚拟中点基于虚拟中点反电动势采样电路设计采样电路设计计算方法：F为PWM的频率，本例为18.1Khz二、基于STM8官方库的启动方法主要由两部分组成强制启动和线性加速1、强制启动：为了产生足够大的启动转矩所以同时给电机的三相通电。

其功能主要由这个函数完成AlignRotor( void )T1用PWM控制，T4，T6为低；TIM1->CCMR1 = CCMR_PWM;T1为PWMTIM1->CCMR2 = CCMR_LOWSIDE;T4TIM1->CCMR3 = CCMR_LOWSIDE;T6TIM1->CCER1 = (A_ON|B_COMP);TIM1->CCER2 = C_COMP;2、加速阶段：通过增加PWM的占空比来增加速度，在开环控制模式时加速阶段一直到自动模式（也就是执行完300ms的加速时间，占空比达到75%）；在闭环控制模式时速度只要达到设置的最小速度，加速就结束。

3、加速代码：增加PWM的占空比if( Align_Index < Align_Target ){Align_Index += 1;temp32 = ((u32)Align_Index * (u16)hArrPwmV al);修改加速时PWM占空比temp32 = temp32/(u16)100;Temp = (u16)temp32;ToCMPxH( TIM1->CCR1H, temp );ToCMPxL( TIM1->CCR1L, temp );ToCMPxH( TIM1->CCR2H, temp );ToCMPxL (TIM1->CCR2L, temp );ToCMPxH( TIM1->CCR3H, temp );ToCMPxL( TIM1->CCR3L, temp );}三、电机换相主要包括软件弱磁、过零检测（AD转化）、换相三部分：其功能由这个函数ComHandler(void)完成CD为快速退磁时间，Z为过零点，ZC为换向延迟也就是30°延迟。

IGBT模块工作原理以及检测方法2009-09-29 20：271 IGBT模块简介IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型晶体管)的缩写，IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种部件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP 晶体管，它融和了这两种部件的优点，既具有MOSFET部件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型部件饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，在现代电力电子技能中获患了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占领了主导地位。

IGBT的等效电路如图1所示。

由图1可知，若在IGBT的栅极G和发射极E之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极C与基极之间成低阻状态而要得晶体管导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOS 截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，要得晶体管截止。

IGBT与MOSFET一样也是电压控制型部件，在它的栅极G-发射极E间施加十几V的直流电压，只有在uA级的泄电流流过，基本上不耗损功率。

图1 IGBT的等效电路2 IGBT模块的选择IGBT模块的电压规格与所使用装置的输入电源即试电电源电压紧密相关。

其相互瓜葛见下表。

使用中当IGBT模块集电极电流增大时，所产生的定额损耗亦变大。

同时，开关损耗增大，使原件发热加剧，是以，选用IGBT 模块时定额电流应大于负载电流。

特别是用作高频开关时，因为开关损耗增大，发热加剧，选用时应该降低温度等使用。

3使用中的注意事项因为IGBT模块为MOSFET结构，IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极使成为事实电断绝。

因为此氧化膜很薄，其击穿电压一般到达20~30V。

是以因静电而导致栅极击穿是IGBT无效的常见缘故原由之一。

是以使用中要注意以下几点：在使用模块时，只管即便不要用手触摸驱动端子部门，当必必要触摸模块端子时，要先将人体或者衣服上的静电用大电阻接地举行放电后，再触摸；在用导电质料连接模块驱动端子时，在配线未接好之前请先不要接上模块；只管即便在底板良好接地的情况下操作。

功率晶体管的达林顿驱动电路图早期的无刷直流电机根据容量不同，可分为晶体管驱动电机和晶闸管驱动电机两种。

一般低压小容量的无换向器电机采用晶体管电机的方案；而容量较大的，通常都是晶闸管电机。

由于晶体管和晶闸管不同，它的集电极负载电流和基极控制电流之间是直接联系的，要关断晶体管，只要把基极电流下降到零，就能使集电极电流消失，因此在晶体管电机中不存在逆变器的换相问题，这不但可以简化电机的控制电路，而且能够显著改善电机的性能。

一般在7。

5kW以下的电机中多用晶体管，而在10kW以上的电机里，往往采用晶闸管。

当然这个界限也是相对的，随着大功率晶体管生产水平的提高，这个界限也会有所提高。

双极型大功率晶体管（GTR或称BJT），是一种冰晶球结构的晶体管，其工作结温高达200℃，在环境条件极端恶劣的航天领域，具有其他功率器件无法替代的优势。

此外，GTR 在高电压、大电流下较ICBT和MOSFET具有更低的通态饱和压降（在10A负载电流下，通态饱和压降小于0.2V），可以最大限度地提高变换器的效率。

大功率晶体管具有关断反向电压小的特点，开关噪声远远小于功率MOS-FET，并且工作在通态时处于饱和状态，GTR的功率损耗很小。

但是大功率晶体管的单管放大倍数小，为了使其工作在饱和状态，必须增大基极驱动电流，增加驱动功耗；同时，由于放大倍数小，使其容易失去饱和而工作在放大区，使得大功率晶体管的功率损耗显著增大，并且缩小了安全运行范围。

为此需采用了达林顿驱动结构，但常规的达林顿驱动结构通态下极易深度饱和，关断时存储时间长、关断损耗大，给电机换向带来较大影响。

本节以三相三状态永磁无刷直流电机晶体管放大电路为例，介绍功率晶体管驱动电路的设计。

通过实验和分析计算，本书研究并应用了一种改进的采用两只NPN型晶体管构成的达林顿驱动电路，晶体管VT1的型号为3DK10E，晶体管VT2的型号为3DK109F，达林顿电路如图所示。

光电耦合器件简介光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。

英飞凌各代IGBT模块技术详解IGBT 是绝缘门极双极型晶体管（Isolated Gate Bipolar Transistor）的英文缩写。

它是八十年代末，九十年代初迅速发展起来的新型复合器件。

由于它将 MOSFET 和 GTR 的优点集于一身，既有输入阻抗高，速度快，热稳定性好，电压驱动（MOSFET 的优点，克服 GTR 缺点）；又具有通态压降低，可以向高电压、大电流方向发展（GTR 的优点，克服 MOSFET 的缺点）等综合优点，因此 IGBT 发展很快，在开关频率大于 1KHz，功率大于 5KW 的应用场合具有优势。

随着以 MOSFET、IGBT 为代表的电压控制型器件的出现，电力电子技术便从低频迅速迈入了高频电力电子阶段，并使电力电子技术发展得更加丰富，同时为高效节能、省材、新能源、自动化及智能化提供了新的机遇。

英飞凌／EUPEC IGBT 芯片发展经历了三代，下面将具体介绍。

一、IGBT1－平面栅穿通（PT）型 IGBT （1988 1995）西门子第一代 IGBT 芯片也是采用平面栅、PT 型 IGBT 工艺，这是最初的 IGBT 概念原型产品。

生产时间是 1990 年－ 1995 年。

西门子第一代 IGBT 以后缀为“DN1” 来区分。

如 BSM150GB120DN1。

图 1.1 PT-IGBT 结构图PT 型 IGBT 是在厚度约为 300－500μm 的硅衬底上外延生长有源层，在外延层上制作IGBT 元胞。

PT-IGBT 具有类 GTR 特性，在向 1200V 以上高压方向发展时，遇到了高阻、厚外延难度大、成本高、可靠性较低的障碍。

因此，PT-IGBT 适合生产低压器件，600V系列 IGBT 有优势。

二、IGBT2－第二代平面栅 NPT-IGBT西门子公司经过了潜心研究，于 1989 年在 IEEE 功率电子专家会议（PESC）上率先提出了 NPT－IGBT 概念。

由于随着 IGBT 耐压的提高，如电压VCE≥1200V，要求 IGBT 承受耐压的基区厚度dB>100μm，在硅衬底上外延生长高阻厚外延的做法，不仅成本高，而且外延层的掺杂浓度和外延层的均匀性都难以保证。

富士通半导体（上海）MCU-AN-500016-Z-12应用笔记F²MC-8FX 家族8 位微型操纵器MB95200 系列BLDC 电动机的大体原理和简单操纵应用笔记BLDC 电动机的大体原理和简单操纵 V1.1修改记录修改记录版本日期作者修改记录1.0 4/3/2020 Terry, Deng 初稿1.1 4/9/2020 Terry, Deng 依照文档反馈修改本手册包括11页。

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版权©2020 富士通半导体(上海)MCU-AN-500043-Z-11- 第2页目录目录修改记录 (2)目录 (3)1 概要 (4)2 BLDC电动机的大体原理 (5)2.1 BLDC 电动机的应用 (5)2.2 BLDC 结构 (6)3 BLDC的简单操纵 (7)3.1 简单的操纵原理 (7)3.2 系统结构 (8)4 更多信息 (10)5 附录 (11)第1 章概要1 概要本文档简单介绍了BLDC（无刷DC）电动机的大体原理和如何利用微操纵器对其进行控制。

该应用笔记要紧包括二个章节。

第二章介绍了BLDC 电动机的背景，包括应用领域和结构。

第三章介绍了一个简单的操纵原理并给出其操纵逻辑波形。

2 BLDC 电动机的大体原理本章介绍了BLDC 电动机的背景，包括应用领域和结构。

STM8S系列单片机原理与应用复习第1章基础知识1.1计算机的基本认识(11)地址总线，寻址范围,STM8寻址2陀16MB y (2)数据总线，字长,STM8为8位单片机J3)控制总线Q)时钟周期Y(2)机器周期:完成一个基本动作的时间。

1(3)指令周期：一条指令所需的时间。

STM8S: 一个机器周期仅包含一个时钟周期。

1. 1. 1计算机系统的工作过程及其内部结构ALU:算术运算和逻辑运算存储器：ROM, RAM1.1.2指令、指令系统及程序指令：操作码+操作数STM8:属CISC1・2寻址方式确定指令中操作数所在存储单元地址的方式，就称为寻址方式。

2.4 了解单片机特点及其发展趋势第2章STM8S系列MCU芯片内部结构P21STM8S103, STM8S105, STM8S207, STM8S208STM8S103(EEPR0M 64kB), STM8S003(EEPROM 128kB), ID2. 1 STM8S系列MCU性能概述16M地址空间,I/O引脚输入/输出可编程选择，内置HSI各LSI。

内核:高级STM8内核，具有3级流水线的哈佛结构扩展指令集存储器@中等密度程序和数据存储器：@ —最多32K字节Flash； 10K次擦写⑥55° C环境下数据可保存20年◎—数据存储器：多达1K字节真正的数据EEPROM；可达塑万次擦写@ RAM：多达2K字节时钟、复位和电源管理⑥3.L5.5V工作电压，内核电压1.8V, Vcap⑥灵活的时钟控制，4个主时钟源⑥-低功率晶体振荡器⑥-外部时钟输入⑥-用户可调整的内部16MHz RC令-内部低功耗128kHz RC⑥带有时钟监控的时钟安全保障系统电源管理：⑥-低功耗模式（等待.活跃停机、停机）@ -外设的时钟可单独关闭⑥永远打开的低功耗上电和掉电复位中断管理⑥带有32个中断的嵌套中断控制器⑥6个外部中断向量,最多37个外部中断定时器2个16位通用定时器，带有2+3个CAPCOM通道（IC、0C或PWM)@高级控制定时器：16位，4个CAPCOM◎通道，3个互补输出，死区插入和灵活的自动唤醒定时器2个看门狗定时器：窗口看门狗和独立看门狗通信接口⑥ 带有同步时钟输出的UART ,智能卡，红外IrDA, LIN接口<$> SPI 接口最高到8Mb i t/s⑥12C接口最高到400Kb i t/s2. 2 STM8S系列MCU内部结构P222. 2. 1 STM8 内核CPU P24PC 为24位，可寻址224=1 6Mb累加器(A),堆栈指针(SP),索引寄存器(X 和Y), 条件码寄存器(CC):令 V: OverflowH: Half-carry令 N: NegativeZ: Zero令 C: Carry ® IO, 11: interruptmasklevel 0, 12.2.2 STM8S 封装与引脚排列2.3掌握通用I/O 口 GPIO 初始化P31•可选择的输出模式：推挽式输出和开漏输出 PB_DDR, PB_CR1,PB_CR22. 3. 1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 I/O 引脚结构I/O 端口数据寄存器与控制寄存器输入模式 输出模式 每一个端口都有一个输出数据寄存器(ODR), 一个引脚输入寄存器 (IDR)和一个数据方向寄存器(DDR)总是同相关的。