无传感器bldc控制：BLDC无刷直流电机（无传感器）控制有哪些方法？

BLDC无刷直流电机一般都是用霍尔传感器来换向的，请问去掉传感器有哪些控制方法？  好像是采用反电动势？
你说的是无位置传感器控制方法，核心是获得转子位置信号，目前主要有以下方法。
1.
磁链观测法
电机磁链信号和转子位置直接相关, 因此可以通过转子磁链的值来确定转子位置信号。但电机转子磁链不能直接检测得到。为了获得电机转子磁链值,必须先测量电机的相电压和电流, 建立不依赖于转子速度而与转子磁链直接相关的函数方程，计算磁链值。这种方法计算量大，而相电压和电流中含有大量的干扰信号，准确测量又需要很高的软硬件成本，因此很少采用。
2.
反电势过零检测法
在无刷直流电机中，绕组的反电势通常是正负交变的，当某相绕组的反电势过零时，转子直轴恰好与该相绕组轴线重合，因此只要检测到各相反电势的过零点，就可获知转子的若干个关键位置，从而省去转子位置传感器，实现无位置传感器无刷直流电机控制。这是目前应用最广泛的无位置传感器 BLDCM 控制方法。
这种方法的缺点是静止或低速时反电势信号为零或很小，难以准确检测绕组的反电势，因而无法得到有效的转子位置信号，系统低速性能比较差，需要采用开环方法进行起动；另外，为消除PWM调制引起的干扰信号，需要对反电势信号进行深度滤波，这样造成与电机转速有关的信号相移，为了保证正确的换相需要对此相移进行补偿。
3.
反电势三次谐波积分法
由于BLDCM的反电动势为典型的梯形波，它包含了基波及其高次谐波分量，通过对电枢三相相电压的简单叠加，就可以获得3次谐波及其奇数倍谐波，可以从中提取反电动势的3次谐波分量，并进行积分，积分值为零时即得功率器件的开关信号
[4]
。反电动势3次谐波信号的获取有两种方式:一种利用电机中性点和并联于电机三相绕组端的星形电阻的中性点来得到反电动势的3次谐波分量；在没有中性点引出的电机，可以利用直流侧中点电压和星形电阻网络的中性点来获得反电动势的3次谐波分量；然后对获得的信号进行滤波，滤掉3次谐波的高次分量，由于高次分量的最低为9倍的基波频率，对滤波器要求低。因而它比反电动势直接过零比较有更宽的运行范围。这种方法避免了逆变器开关造成的干扰，但是3次谐波的幅值小于反电势的幅值，不易检测，特别是低速的情况下，3次谐波信号更弱，难以获得转子位置信号。
4.
续流二极管法
这种方法是通过监视并联在逆变器功率管两端的自由换向二级管的导通情况来确定电机功率管的换向时刻。BLDCM 三相绕组中总有一相处于断开状态, 于是通过监视6个续流二级管的导通关断情况就可以获得6个功率管的开关顺序。该方法可以提高电机的调速范围，特别是可以拓宽电机的调速下限。但是这种方法要求逆变器必须工作在上下功率管轮流处于PWM斩波方式，增大了控制难度；另外，对于续流二极管导通的无效信号和毛刺干扰造成的误导通信号的去除也不易实现。这种方法也存在着较大的检测误差，反电势系数、绕组电感量不是常数、反电势波形不是标准的梯形波等都会造成转子位置误差。由于这种方法需要在二极管上并联检测电路，这对于集成的功率器件（如IPM）很难实现。正因为以上种种缺点，所以这种方法在国内应用并不是很广泛，相对来说技术也不是很成熟。
5.
电感法
电感法有两种形式：一种是用于凸极式永磁无刷直流电机，另一种是用于内嵌式磁钢结构的永磁无刷直流电机。第一种电感法主要是通过在起动过程中对电机绕组施加探测电压来判断其电感的变化。在凸极电机中，绕组自感可表示成绕组轴线与转子直轴间夹角的偶次余弦函数，通过检测绕组自感的变化，就可判断出转子轴线的大致位置，再根据铁心饱和程度的变化趋势确定其极性，从而最终得到正确位置信号。这种方法难度较大，且只能应用于凸极电机，所以现在较少应用。与第一种方法相比，第二种方法才是真正意义上的电感法。在内嵌式永磁无刷直流电机中，绕组电感会因为转子位置的改变而发生相应变化，通过检测这些变化，再经过一定计算，即可得到转子位置信号。该方法中，需要对绕组电感进行不间断的实时检测，增加了实现的难度，应用不是很广泛。
6.
状态观测器法
“状态观测器法”的基本思想就是以电机的转速、转子位置角、电流等参数为状态变量，在定义状态变量的基础上对电机建立数学模型，通过数字滤波的方法得出状态变量的离散值，从而实现对电机的控制。“状态观测器法”比较好的解决了电机在高速、重载情况下难于控制的问题，其良好的抗干扰能力使其更适用于恶劣的工作环境。“状态观测器法”庞大的运算量在一定程度上限制了它的应用。这种方法一般采用数字信号处理器（DSP）来承担庞大的运算量，因而增加了系统成本，在实际应用中并不多见。
目前最成熟的还是反电势方法
BLDC无刷直流电机除了使用传感器进行换向控制，还可以通过sensorless控制，这是一种创新的无传感器的控制方式。这种新型的BLDC控制方式令电机实现小型化，减少电机零部件。在一些配套产品中不能满足电机搭配传感器的需求时，无传感器的控制方式能扩大电机的使用领域。更重要的是，采用这一控制方式，还能对电机内部布局进行优化，提高电机系统的散热性能。
无刷直流（BLDC）电机正迅速成为要求高可靠性，高效率和高功率体积比的应用的自然选择。这些电机在很宽的速度范围内提供大量的扭矩，并且与有刷电机具有相似的扭矩和速度性能曲线特性（尽管有刷电机可提供更大的静止扭矩）。
BLDC电机由于消除了传统直流电机换向时使用的电刷而具有显着的可靠性。刷子磨损，降低了电机的性能，最终必须更换。相反，在额定参数范围内运行时，BLDC电机的预期寿命可超过10，000小时或更长。与传统装置相比，这种寿命以及随后的维护和备件成本的降低可以抵消电机的较高初始成本。
不懂不问：硬件工程师薪资不高！？那是你没看这个
BLDC电机正在进入最具成本意识的应用领域。例如，在汽车领域，BLDC电机的使用正在飙升。汽车制造商尤其被电机在机械工作中转换电能的效率所吸引，这有助于降低对车辆电力系统的需求（图1）。
BLDC电机的这种兴趣促使芯片供应商为该单元的电子控制系统开发定制的单片芯片。本文将详细介绍BLDC电机控制芯片 - 用于驱动逆变桥的设备，最终激活电机线圈并控制速度和方向等参数。
01  减少霍尔传感器故障
飞兆半导体公司拥有BLDC电机控制的悠久历史，最近推出的FCM8201芯片仍在继续。该器件专为感应BLDC电机控制而设计。（传感电机需要霍尔效应传感器来指示线圈位置以辅助电子换向序列）。
FCM8201的关键技术进步是它可以选择脉冲宽度调制（PWM）模式。有两种PWM模式可供选择：正弦波模式和方波模式。方波模式包括PWM-PWM和PWM-ON技术，可提高电机驱动效率。
Fairchild解释说，该器件还内置霍尔信号调节电路，可为每个传感器信号输入产生3至6μs的“去抖”时间。该电路减少了霍尔传感器信号转换缓慢时可能出现的毛刺 - 以及随后的错误。
FCM8201可以在没有外部微控制器（MCU）的独立配置中使用，或者如果设计人员想要添加比标准设备支持更多的电机控制功能，则可以通过串行外设接口连接外部MCU（ SPI）接口。图2显示了FCM8201的典型独立应用电路。只需几个外围元件即可完成BLDC电机控制电路。
02 使用电机磁通进行无传感器控制
无传感器BLDC电机取消霍尔传感器，而是依靠电机转动时产生的反电动势的大小来估算线圈位置并确定正确的换向顺序。
无传感器控制是一种流行的技术，因为它简化了电机的机械设计，但一个缺点是电机静止时不会产生反电动势，而电机低速运行时则很少。这使得控制器难以确定线圈的位置。
针对低成本BLDC安装，德州仪器（TI）推出了InstaSPIN-BLDC电机控制技术来解决这一问题。该公司表示，InstaSPIN-BLDC是一种无传感器控制技术，在50多种不同电机类型的现场测试中，能够在不到20秒的时间内启动和运行每台电机。简而言之，TI将InstaSPIN-BLDC描述为在三相BLDC电机上执行无传感器换向的软件方法。据该公司称，它的优势包括电机调试非常快速，即使在低速时也能实现强大的控制，以及超越速度扰动的卓越能力。
与基于反电动势过零时序的其他无传感器BLDC控制技术不同，InstaSPIN-BLDC监控电机的磁通量，以确定何时换向电机。在自由图形用户界面（GUI）的帮助下（图3），用户在绘图窗口中确定通量信号，并设置“通量阈值”滑块以指定电机应换向的通量水平。TI表示，可以通过观察GUI上显示的相电压和电流波形来验证最佳换向。
图3：TI的InstaSPIN-BLDC使用一个免费的GUI来启用设计工程师为快速电机启动设置磁通阈值。
与磁通信号不同，低传感器BLDC电机在较低速度下产生的低反电动势信号导致较差的信噪比（SNR）性能。该公司声称InstaSPIN-BLDC可在低速下实现更平稳的操作，即使在重负载下也能提供更可靠的电机启动。
TI为其InstaSPIN-BLDC提供培训模块。该公司还提供使用DRV8312/32 BLDC电机驱动器的三相BLDC电机套件（DRV8312-C2-KIT）和带有F controlCARD子系统的Piccolo MCU，以运行无传感器InstaSPIN-BLDC技术。该公司发布了一份应用报告，详细说明了如何设置系统。
03 设计的灵活性
一些制造商提供没有集成处理器的驱动芯片，以便熟悉特定MCU的设计人员使用该设备进行监督电路。或者，与上述Fairchild芯片的情况一样，一些供应商允许设计人员通过添加更强大的外部MCU来覆盖内部处理器。
传感器和无传感器BLDC电机的优势在于它们越来越多地应用于以前由传统电机主导的应用。虽然比后者更昂贵，但这种前期费用可以抵消较低的维护成本和BLDC电机的较长寿命。
希望利用这些轻巧，紧凑，功能强大的电机的设计人员会发现，通过引入主要芯片供应商的芯片和设计工具，控制系统设计变得更加容易。还有一些选项可以让设计师在设计中获得更大的灵活性，从而增加将最终产品与竞争对手区分开来的机会。

无传感器bldc控制：三相无传感器BLDC控制器方案

峰岹科技68系列(6801、6802、6803、6804)是集成 8051 内核和电机控制引擎(ME)的“双核”电机驱动MCU，8051 内核处理常规事务，ME 处理电机实时事务，双核协同工作实现各种高性能电机控制。低压应用芯片内部集成MOSFET驱动电路。其中 8051 内核大部分指令周期为 1T 或 2T，芯片内部集成有高速运算放大器、比较器、Pre-driver、高速ADC、高速乘/除法器、CRC、SPI、I2C、UART、多种 TIMER、PWM 等功能，内置高压 LDO，适用于 BLDC/PMSM 电机的方波、SVPWM/SPWM、FOC 驱动控制，可广泛应用于电动工具、电调、园林工具、消费电子等领域。此处以6861系列芯片为例，介绍本公司三相无感BLDC控制器方案的特点。

FU6861芯片特性：
“双核”：高速8051内核，专用电机控制引擎(ME)；
宽电压输入：5V~36V；
内置6N Pre-driver驱动；
Pre-driver输出峰值电流：H:0.8A；L:0.8A；
8通道12位高速ADC；
集成4个运算放大器；
集成4路比较器；
I2C/SPI/UART接口；
16Kx8bit Flash ROM、带CRC校验功能、支持程序自烧录和代码保护功能堵转保护（堵转信号输出）；
256x8bit IRAM，768x8bit XRAM;
单周期16*16位乘法器，32 / 16位除法器（16个时钟周期）；
两线制 ICE 在线仿真功能；
4级优先级中断、16个中断源；
内置24MHz±2%精准时钟；
应用：电动工具 园林工具 航模电调 消费电子
FU6861Q(QFN56)。
图1 FU6861Q框图
FU6861方波驱动特点：
1、 驱动方式方波，初始位置检测，启动力矩大；
2、 内部软件完成速度闭环以及限流；
3、 集成MOSFET驱动电路，驱动电流大，可靠性高；
4、 集成反电动势过零比较器，通用运算放大器，简化外围电路；
5、 无感电机启动参数外部可调，不同负载电机均能顺利启动；
6、 多种调速方式；
7、 方案成熟可靠，开发周期短。

方案应用：
图2所示为FU6861电动工具应用的电机驱动板PCBA，配合公司成熟代码帮助客户快速完成项目。
图2 FU6861电动工具驱动板PCBA
电动工具评估板特性:
8~36v输入电压
无HALL方波控制
15A输出电流，90A峰值电流
电位计调试，按键启停，按键正反转
故障报警指示
原理图：

无传感器bldc控制：无传感器BLDC控制

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无传感器bldc控制：给大家推荐一款无需软件编程的FOC无传感器BLDC电机控制器AMT

目前大多数FOC
BLDC驱动器都需要软件开发人员通过微处理器编写算法实现对电机的控制，但QuietMotion器件集成了Allegro创新的FOC算法，这些先进的算法能够实现稳定，安静的运行，同时无需编写软件。这大大降低了研发费用，缩短了产品上市时间。同时，由于系统设计只需五个外部元器件，还可以最大限度地降低物料清单（BOM）成本，提高可靠性，并降低设计的复杂程度。AMT
是一款三相无传感器无刷直流 (BLDC) 电机驱动器（栅极驱动器），工作电压范围
5.5 - 50V，是Allegro 首批 QuietMotion 解决方案之一。AMT
是吊扇、底座风扇、浴室排气扇和家用电器风扇和泵的理想选择。完全集成定向磁场控制 (FOC)
的算法可以实现最佳效率和噪声性能。该设备可在静止状态、风车状况甚至反向风车状态下优化电机启动性能。电机速度通过模拟、PWM 或
CLOCK 输入控制。可选闭环速度控制，可对 RPM 到时钟频率比进行编程设置。提供简单的
I2C 接口，用于设置电机额定电压、额定电流、额定速度、电阻和启动曲线。AMT
采用 24 触点  4
mm×4 mm QFN 封装（带外露散热焊盘，后缀 ES）以及 24 引线 TSSOP 封装（带外露散热焊盘，后缀
LP）。这些封装均为无铅产品，采用 100% 雾锡电镀引脚框。
该芯片特色：
无编码无传感器定向磁场控制（FOC）专有的非反向快速启动软启动软关闭 (SOSO) 实现安静运行模拟/ PWM
/时钟模式速度控制闭环速度控制可配置电流限值风车启动运行锁定检测短路保护 (OCP)制动和方向输入
该产品系列包括首次面市的集成了磁场定向控制算法（FOC）的无刷直流（BLDC）电机控制IC（无需客户编写代码），这些器件可以帮助设计者缩短开发设计周期，并且同时达到可靠、高效、可听噪音低的控制效果。

目前大多数FOC
BLDC驱动器都需要软件开发人员通过微处理器编写算法实现对电机的控制，但QuietMotion器件集成了Allegro创新的FOC算法，这些先进的算法能够实现稳定，安静的运行，同时无需编写软件。这大大降低了研发费用，缩短了产品上市时间。同时，由于系统设计只需五个外部元器件，还可以最大限度地降低物料清单（BOM）成本，提高可靠性，并降低设计的复杂程度。
采用Quietmotion器件的控制电机最大优势是非常安静（低噪音），易于实现，且具有很高的效率。

Allegro功率器件业务部副总裁Vijay
Mangtani解释说：“QuietMotion系列所实现的目标是电机驱动器的未来发展方向。我们的QuietMotion系列产品非常高效，而且方便系统集成，其灵活的用户界面和开发板能够使客户轻松地调整和评估各种电机，缩短开发时间，并能够使用极少量的外部组件来完成产品设计。”

Allegro
QuietMotion产品系列的第一个成员为AMT，这是一个适用于需要高效率和低噪音应用的理想解决方案，如立式和吊式风扇、加湿器、除湿器、空气净化器和排气扇等。AMT采用嵌入式专有无窗正弦算法和软启动算法，能够提供可靠、业界领先的低噪音性能。

A
也是QuietMotion家族的一个成员，该器件除了能够提供超安静的运行外，还具有更高级应用所需的灵活性和可配置功能，适用于高端电器风扇、高端吊扇和空气净化器等应用。A专门针对要求低速运行的系统而设计。

Vijay Mangtani
补充道：“Allegro致力于技术创新，并通过不断开发智能解决方案为客户带来更大竞争优势，我们很高兴将这一新的QuietMotion产品系列推向市场。”

AMT和A的输入电压额定值为5.5V～50V，工作温度范围为-40～105。这些产品可采用24触点、4
mm×4 mm
QFN（后缀ES）或者24引线、TSSOP封装（后缀LP），都带有裸露的散热焊盘，所有封装都是无铅产品，引脚框为100%雾锡电镀。

欲了解QuietMotion家族以及AMT和A器件的价格和其他信息，请联系Allegro代理商上海瑞齐德电子“

赵先生@163.com。
AMTGESSR
24-lead QFN
-40°C to 105°C
AMTGLPTR
24-lead TSSOP
-40°C to 105°C