【文章內(nèi)容簡介】 上拉電阻。用MC33035系列產(chǎn)品控制的三相電機可在最常見的四 種傳感器相位下工作。MC33035所提供的60度/120度選擇可使MC33035很方便地控制具有60度、120度、240度或300度的傳感器相位 電機。其三個傳感器輸入有八種可能的輸入編碼組合，其中六種是有效的轉子位置，另外兩種編碼組合無效。通過六個有效輸入編碼可使譯碼器在使用60度電氣相 位的窗口內(nèi)分辨出電機轉子的位置。表2所列是其真值表。MC33035直流無刷電機控制器的正向/反向輸出可通過翻轉定子繞組上的電壓來改變電機轉向。當輸入狀態(tài)改變時，指定的傳感器輸入編碼將從高電平變?yōu)榈碗娖剑瑥亩淖冋鲿r序，以使電機改變旋轉方向。電機通/斷控制可由輸出使能來實現(xiàn)，當該管腳開路時，連接到正電源的內(nèi)置上拉電阻將會啟動頂部和底部驅動輸出時序。而當該腳接地時，頂端驅動輸出將關閉，并將底部驅動強制為低，從而使電動機停轉。MC33035中的誤差放大器、振蕩器、脈沖寬度調(diào)制、電流限制電路、片內(nèi)電壓參考、欠壓鎖定電路、驅動輸出電路以及熱關斷等電路的工作原理及操作方法與其它同類芯片的方法基本類似，這里不多述。4 實際控制電路 三相六步電機控制電路圖3所示的三相應用電路是具有全波六步驅動的一個開環(huán)電機控制器的電路連接圖。其中的功率 開關三極管為達林頓PNP型，下部的功率開關三極管為N溝道功率MOSFET。由于每個器件均含有一個寄生箝位二極管，因而可以將定子電感能量返回的電 源。其輸出能驅動三角型連接或星型連接的定子，如果使用分離電源，也能驅動中線接地的Y型連接。在任意給定的轉子位置，圖3所示的電路中都僅有一個頂部和底部功率開關（屬于不同的圖騰柱）有效。因此，通過合理配置可使定子繞組的兩端從電源切換到地，并可使電流為雙向或全波。由于前沿尖峰通常在電流波形中出現(xiàn)，并會導致限流錯誤。因此， 可通過在電流檢測輸入處串聯(lián)一個RC濾波器來抑制類峰。同時,Rs采用低感型電阻也有助于減小尖峰。 有刷電機控制電路雖然MC33035是專為控制無刷直流電機而設計的，但它也可以用來控制直流有刷型電機。圖4所示就是一個使用MC33035來控制直流有刷型電機的典型應用電路實例。圖4中，MC33035通過驅動一個H型電四橋可用最少的器件來控制一個有刷電機。該控制 的關鍵在于：要將輸入傳感器編碼為100，同時，在控制器正向/反向管腳為邏輯電平1時，還應產(chǎn)生一個頂部到左Q1和底部到右Q3的驅動信號，而當正向/ 反向管腳的邏輯電平為時，則應產(chǎn)生頂部到右Q4和底部到左Q2的驅動。該編碼可以保證H型驅動同時滿足方向和速度控制的要求。該控制器可在大約25kHz 的脈寬調(diào)制頻率下正常工作。電機速度的控制可通過調(diào)節(jié)誤差放大器同相輸入端的電壓來輸入。而電機電流的逐周限流則可由檢測H型電橋電機電流并通過電阻Rs 到地之間所產(chǎn)生的電壓（100mV門限）來實現(xiàn)。由于利用過流檢測電路可改變電機轉向，因此，在工作時，使用正常的正向/反向切換不需要在變向前完全停 止。CY8C24423構成的電動車無刷控制器系統(tǒng) 電動車作為一種新型的代步工具，已經(jīng)實實在在地被人民群眾所接受。尤其是在當前油價飛漲、摩托車牌照發(fā)放受限，汽車的夢想可望而不可即的情況下，電動車越來越受到老百姓的青睞。在中國這樣一個“自行車王國”，電動車的市場空間是值得期待的。業(yè)內(nèi)人士預測，未來幾年內(nèi)，電動車的容量幾乎相當于自行車的市場容量。隨著電動車市場趨向成熟，無刷電機電動車逐漸占據(jù)了80%以上的市場份額，無刷電機控制器也在不斷的技術進步中被廣大用戶所喜愛，并且將會不斷地推陳出新，以豐富的功能來適應市場的變化。 PSoC微處理器是美國賽普拉斯半導體公司推出的一種現(xiàn)場可編程片上系統(tǒng)。片內(nèi)備有通用模擬和數(shù)字模塊，用戶可根據(jù)開發(fā)需要，隨意調(diào)用模塊，實現(xiàn)混合信號陣列的動態(tài)配置。文中以CY8C24423為例，介紹PSoC在電動車無刷電機控制器上的應用，它將對電壓電流信號的放大、處理、模數(shù)轉換功能，以及PWM信號輸出功能全部集成到微處理器的內(nèi)部完成，減少了芯片的外圍器件，提高了系統(tǒng)整體的集成性能和可靠性。 可編程片上系統(tǒng) 由美國賽普拉斯半導體公司倡導并推出的完全基于通用IP模塊，由可編程選擇來構成產(chǎn)品SoC的設想，并把單片機的發(fā)展從MCU推動到SoC的新階段。這種可編程的SoC取名為可編程片上系統(tǒng)(PSoC)，由基本的CPU內(nèi)核和預設外圍器件組成，就是在一個專有MCU內(nèi)和周圍集成了PSoC模塊(可配置的模擬和數(shù)字外圍器件陣列)，利用芯片內(nèi)部可編程互聯(lián)陣列，可以有效地配置芯片的模擬和數(shù)字電路資源，達到可編程片上系統(tǒng)的目的。 與傳統(tǒng)的MCU相較，從根本意義上講PSoC系列是一種微控制器，而且是一種可編程片上系統(tǒng)微控制器，它的出現(xiàn)使設計者逐步擺脫了板級電子系統(tǒng)設計方法層次而進入芯片級電子系統(tǒng)設計，減少了單片機的品種和規(guī)格，同時更有利于新品開發(fā)和升級換代。與同種價位的普通單片機比較，其豐富的內(nèi)部資源、新穎的設計界面、靈活的設計方式、簡單的編程技巧都使其極具特點。PSoC完全不同于以往的傳統(tǒng)的微處理器。PSoC開發(fā)者不需要自己構建ADC、DAC和其它外圍設備，可以通過PSoC的配置性進行資源調(diào)配，而且PSoC為控制器成功的引入動態(tài)可重新配置功能，真正實現(xiàn)在線可編程，由此可見，一個PSoC微控制器就能代替多種類型的單片機。 PSoC的內(nèi)部框圖結構及資源 賽普拉斯CY8C21~29系列的內(nèi)部結構如圖1所示。其資源包括： 圖1：CY8C24423內(nèi)部系統(tǒng)資源框圖 1. 處理器內(nèi)核 PSoC微處理器CY8C21~29系列器件使用強大的8位哈佛結構處理器內(nèi)核(M8C CPU)，它具有獨立的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器總線，處理器速度可達24MHz。擁有豐富的M8C架構指令，并可進行I/O和內(nèi)存上的操作。此外系統(tǒng)提供便捷的尋址方式。 CPU內(nèi)核具有完善的快速乘加能力，PSoC系列所有處理器中都有一個乘法器/加法器(MAC)。MAC系統(tǒng)中作為一個獨立的組件，并映射到特定的寄存器地址空間，由輸入寄存器和輸出寄存器，能執(zhí)行帶符號的88乘法運算和32位的加法運算。只要把數(shù)據(jù)傳送到輸入寄存器在下一個指令周期，在輸出寄存器就能得到運算結果。寄存器加速內(nèi)存數(shù)據(jù)交換，大大提高了處理數(shù)據(jù)的速度。 2. 內(nèi)存儲器 PSoC系列器件擁有靈活的片內(nèi)存儲器，包括4~16KB的快速程序存儲器(Flash Program Memory)以及256字節(jié)的片內(nèi)SRAM數(shù)據(jù)存儲器，速內(nèi)存可擦寫100,000次，并可分塊實時修改，不同的型號芯片閃存的容量不同。此外，系統(tǒng)具有串行編程功能(ISSP)，即在程序頭(Programme Pod)或者用戶板上的閃存可通過串行的方式，把程序固化到內(nèi)部程序閃存存儲器中。PSoC對片內(nèi)存儲器提供多種保護加密方式。以保證用戶敏感信息的安全。這個功能允許用戶有選擇性的對內(nèi)存模塊的讀寫操作加鎖和寫操作保護。這允許對部分代碼進行升級，而不會泄漏重要數(shù)據(jù)。 3. PSoC模塊 在每一個PSoC芯片中共有若干個PSoC數(shù)字模塊。PSoC片內(nèi)的數(shù)字模塊減少了多種微控制器類型和外設元件的需求。數(shù)字PSoC模塊可以配置成各種各樣的用戶模塊，比如時間定時器、實時時鐘、脈寬調(diào)制(PWM)和死區(qū)脈寬調(diào)制(DB PWM)、循環(huán)冗余核對模塊、全雙工(UARTS)、串行主從通信(SPI)功能。PSoC軟件開發(fā)包提供了PSoC模塊自動配置，用戶只需簡單地選擇需要功能塊，PSoC軟件開發(fā)包就能產(chǎn)生正確的配制信息和器件數(shù)據(jù)手冊。 在每一個PSoC芯片中還有若干個模擬PSoC模塊，芯片內(nèi)的模擬PSoC模塊可以減少CPU復雜的系列編號以及對外設的需求。模擬PSoC模塊可以配置許多外設功能，譬如12個PSoC模塊可以提供11位△∑模數(shù)轉換、8位逐次逼近式模數(shù)轉換、8位直接模數(shù)轉換、12增量式模數(shù)轉換、可編程增益放大器、采樣和保持功能、可編程濾波器、差分比較器和片內(nèi)溫度傳感器等。PSoC系統(tǒng)包含三種類型的模擬模塊：連續(xù)時鐘模塊(CT)，A類和B類開關電容(SC)模塊。 4. 通用I/O PSoC微控制器的通用I/O數(shù)量從6到44位不等，具體根據(jù)不同型號來確定。每個I/O功能可編程選擇。在輸出模式中可選擇輸出驅動方式，模擬輸出驅動可達40mA。通過內(nèi)部上拉或者下拉電阻輸出，強輸出，可設置輸出最大的驅動電流達25mA。所有引腳都能作為中斷電源，通過引腳信號變化產(chǎn)生中斷。并可選擇位上升沿觸發(fā)終端、下降沿觸發(fā)。引腳能與模擬模塊相連。此外，還有用作斯密特觸發(fā)器的TTL、I/O。 5. 振蕩器 PSoC系列器件有多種振蕩器可供選擇，總能為CPU時鐘、模擬PSoC模塊和數(shù)字PSoC模塊的時鐘，找到合適的振蕩器。主要有內(nèi)部達到24/48MHz的主振蕩器、。主振蕩器誤差為177。%，且沒有外部補償，外部晶體振蕩器可對PLL選定精度，內(nèi)部低速振蕩器一般作為PSoC模塊和看門狗/睡眠定時器的時鐘?？墒褂脮r鐘分頻器，從而優(yōu)化代碼執(zhí)行速度和減少功耗。 6. 專用外設 PSoC系列器件還提供一些專用外設，包括看門狗/睡眠模式時鐘(Watchdog/Sleep Timer)、可設定電壓閥值的電源低電壓檢測(LVD/POR)、中斷控制器、采樣抽取器(Decimator)、片內(nèi)溫度傳感器和片內(nèi)電壓參考等。 7. 靜態(tài)COMS器件 PSoC微處理器系列運用了先進Flash工藝的全靜態(tài)CMOS器件，實現(xiàn)高度低電壓功能。 DC， DC，工作于40℃~＋85℃。 電動車無刷控制器系統(tǒng) 由CY8C24423構成的電動車無刷控制器系統(tǒng)原理框圖如圖2所示。 圖2：電動車無刷控制器系統(tǒng)原理框圖 要讓圖中所示的電機轉動起來，首先控制部就必須根據(jù)電機霍爾感應到的電機轉子目前所在位置，然后決定開啟(或關閉)MOSFET的順序，如上圖中之A上、B上、C上(這些稱為上橋功率晶體管)及A下、B下、C下(這些稱為下橋功率晶體管)，使電流依序流經(jīng)電機繞組線圈產(chǎn)生順向(或逆向)旋轉磁場，并與轉子的磁鐵相互作用，如此就能使電機順時/逆時轉動。當電機轉子轉動到霍爾傳感器感應出另一組信號的位置時，控制器又再開啟下一組MOSFET，如此循環(huán)電機就可以按同一方向繼續(xù)轉動，直到控制器決定要電機轉子停止，此時則關閉MOSFET，要電機轉子反向則MOSFET開啟順序相反。 一個最基本的電動車用無刷電機控制器所需要實現(xiàn)的功能包括除了轉把調(diào)速外，還應該包括欠壓保護，過流保護，剎車斷電等。另外近年來還有一些實用且流行的功能如定速巡航、ABS剎車再生制動、1:1助力等等。從上面的原理框圖可以很清楚地看出，整個系統(tǒng)只用了一個PSoC芯片便實現(xiàn)了上述的所有控制功能。圖3為本文設計的無刷控制器半成品實物圖。 圖3：電動車無刷電機控制器半成品實物外形圖 除了上述功能外，本系統(tǒng)借助PSoC芯片強大而靈活的配置資源，還具有普通控制器所不具備的以下優(yōu)點： 1. 超靜音：啟動及全程行駛過程中噪聲極低，大大超越了傳統(tǒng)的無刷控制器，減小電機振動，大大延長電機的壽命； 2. 低發(fā)熱：采用國際先進的同步整流技術，大幅度降低控制器的熱損耗，提高了整車的能量使用效率，延長了續(xù)駛里程； 3. 多重限流保護：既做到平均值限流，又做到峰值限流。峰值限流在每個PWM周期中都對電流波形進行檢測，防止超過MOSFET的最大允許電流，在任何情況下不會燒毀； 4. 平均值：限流使控制器能夠在各種不同的電機上保持相同的限流值，而且輕、重負載，甚至堵轉情況下限流值都不變。這樣大大便于生產(chǎn)調(diào)試和整車廠檢驗； 5. 防飛車功能：解決了無刷控制器由于轉把或線路故障引起的飛車現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的安全性； 6. 堵轉保護功能：電機堵轉3秒以上控制器自動保護，防止燒毀電機； 7. 短路保護功能：電機三根相線輸出端任意兩端短路或三端全短路，控制器不會燒毀。 以上功能均不增加硬件成本，采用PSoC可編程片上系將外圍器件減到最少，大部分功能由芯片內(nèi)部來完成，大大降低了硬件成本，并且減少了故障點。本系統(tǒng)中所用SoC芯片引腳及功能如圖4所示。 圖4 CY8C24423在本系統(tǒng)中的引腳定義說明圖 而芯片內(nèi)部模塊結構如圖5所示。 圖5：本系統(tǒng)所用PSoC內(nèi)部模塊說明圖 由圖5可以看出，本系統(tǒng)共采用了7種類型的PSoC內(nèi)部模塊，其中模擬模塊包括AD轉換器ADCINC_可編程放大器PGA_比較器CMPPRG_四路模擬開關AMUX4_數(shù)模轉換器DAC6_1。數(shù)字模塊包括AD轉換器ADCINC_8位帶死區(qū)的PWM模塊PWMDB8_8位定時器模塊Timer8_1。這樣很好地利用了CY8C24423的內(nèi)部資源，也節(jié)省了很多原本要在芯片外部使用的外設芯片。 本系統(tǒng)的控制軟件流程如圖6所示。 圖6：控制軟件基本流程 由于PSoC的開發(fā)系統(tǒng)PSoC Designer支持C語言編程，配有功能強大的C語言編譯器，所以主程序采用C語言編寫，這樣簡單、直觀、可移植性好。 本文小結 通過本文介紹的電動車無刷電機控制器系統(tǒng)，可以略略窺見PSoC芯片的強大的可配置功能，在芯片內(nèi)部配置連接就好像在設計一款新的芯片一樣。整個系統(tǒng)用的元器件極少，比其他的無刷控制器方案具有巨大的成本優(yōu)勢。 PSoC方便、快捷的設計界面，面向對象的設計開發(fā)系統(tǒng)，混合信號陣列的模塊化及動態(tài)可配置功能使其在嵌入式系統(tǒng)應用中擁有更為靈活的設計方式，使設計人員能夠隨意創(chuàng)建新的系統(tǒng)功能。利用PSoC可以快速、便捷地完成相應程序的開發(fā)工作，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，降低開發(fā)成本和生產(chǎn)成本。通過片上系統(tǒng)的可編程混合信號陣列的集成應用及動態(tài)配置，極大提高了工作效率，使開發(fā)成本降低了1/PCB的板級空間縮減了l/生產(chǎn)成本降低了1/5。一款電動自行車無刷控制器電原理圖(pic16f72+74hcXX)松正48V350W無刷電機控制器電路圖關于電池如何使電動車電池壽命更長（原理篇）對于騎行電動車的朋友，特別像配置大功率電機的朋友，一般半年到一年左右就要更換電池，如何讓電池的使用壽命延長以延長更換電池的周期是每個購車的朋友都十分關心的問題。 在這一期里我們先介紹一下鉛酸電池的工作原理。首先看下它們的反應方程式：鉛酸電池它是以海綿狀的鉛作為負極，二氧化鉛作為正極，我們把這二種物質(zhì)稱為活性物質(zhì)，用硫酸水溶液作為電解液，它們共同參與了化學反應。從上述反應原理可以看到，在放電時，正負極材料都與電解液中的硫酸反應生成硫酸鉛。在正常情況下，所生成的硫酸鉛結構疏松，并且其晶體非常細小，電化學活性很高。在充電時這種活性很高的硫酸鉛可以在電流作用下重新生成正極的二氧化鉛和負極的海綿狀鉛。通過這種穩(wěn)定的可逆過程，電池實現(xiàn)了儲存電能和釋放電能的作用。如何使電動車電池壽命更長（注意事項篇）對于電池和充電的注意事項，我們分成兩類：絕對不允許（禁止）和最好不要（建議）：禁止：1，嚴禁將電池的正負極短路2，禁止經(jīng)常使用到欠壓保護電路起作用的時候才充電3，禁止經(jīng)常在未充滿電的情況下拔下充電器的電源來使用電動車4，禁止閑置時間過長（不得超過三天，且所剩電量應大于40%），禁止虧電存放5，如果發(fā)現(xiàn)連續(xù)充電10小時后還沒有轉燈，應馬上停止充電，檢查電池的溫度是否發(fā)燙。會的話應該盡早送修，無法立即送修者，應控制充電總時間不超過8小時，否則電池將會因膨脹變形而損壞。不轉燈原因有三：一，充電器參數(shù)不匹配，產(chǎn)生漂移。二，線路問題。三，是電池因素：失水，電池內(nèi)部有單格短路，硫化較為嚴重。排查方法： 1,檢查充電器是否損壞，充電參數(shù)是否符合要求（有的人用48V的充電器來充36V的電池組），看是否電壓偏高（）或涓流轉換電流偏低2,檢查充電回路保險絲是否接觸良好，保險絲座有無燒焦痕跡，檢查連線插接頭接觸是否良好，包含充電器的插頭的車上的插座。3,查看電池內(nèi)部是否有干涸現(xiàn)象，即電池是否缺液嚴重。，進行維護充放電進行修復，同時測量單格電壓，看是否有單格短路的存在。4,還應檢查極板是否存在不可逆硫酸鹽化。硫化嚴重的話，內(nèi)阻增大，充電就會引起嚴重發(fā)熱。極板的不可逆硫酸鹽化，可通過充放電測量