tb6588fg的无传感器bldc电机控制器设计

   摘要：无传感器bldc电机具有直流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，现已广泛应用于工业控制的各个领域。本设计方案采用东芝三相直流无刷驱动器tb6588fg作为核心硬件电路，详细介绍了电机调速控制电路、电机保护电路和电机速度调速的信号检测及调整的方法。

   关键词：tb6588fg；三相无刷电机；

   引言：永磁无刷直流电机及其控制一直是电机发展的研究热点。无刷直流电机体积小，效率高。它既具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便的特点，又具备直流电机那样良好的调速特性而无机械式换向器，现已广泛应用于工业控制的各个领域。本控制系统设计了以tb6588fg集成驱动器为核心的硬件平台，微处理器采集tb6588fg的速度反馈脉冲，利用数字电位器调整电压来进行闭环速度控制。

    在无传感器无刷直流电机的控制中，转子位置的判断、电机的启动及电流的换相均由控制系统完成，功能十分复杂，对控制装置的硬件与软件设计提出了很高的要求。采用基于dsp的无传感器无刷直流电机控制方法，借助dsp的强大的运算处理能力，完成软件实现的反电动势检测换相和开环启动，在电路设计上较为复杂，与阀门控制系统要求电路设计简单的要求相矛盾，而且在软件的编制上也有一定的难度。本设计采用的tb6588fg专用控制器，使系统控制电路十分简单，内部具有驱动电路，不需外配mos管，也无需使用dsp等高端控制器芯片，就能实现电机可靠的运转。

 

1 系统总体设计

    在阀门控制设计中，对设计者的最大挑战是如何电路设计简单，在有限的空间里放置电子元器件。本设计中采用普通单片机处理电机的启停、速度检测、速度调节，并对外面的开关量进行处理。将有关电机的所有控制功能交给tb6588fg处理，系统的硬件框图如图1所示。

                        

 

tb6588fg是为三相无传感器无刷直流电机驱动而设计的专用控制芯片，通过改变模拟电压改变pwm的占空比，来调节速度。驱动电机的电流典型值为1．5 a，峰值高达2．5 a，具有过流保护功能。供应电压为7～42v。具有正反转控制功能。具有控制星形连接的无传感器无刷直流电机的所需要的全部功能，主要功能包括：启动电路，反向电动势换相控制，pwm速度控制，欠压限流保护等。使用tb6588fg，无论从硬件上还是软件上，减少了单片机的工作量，用体积小、价格很便宜的就可完成所有的工作。单片机只要完成电机速度脉冲检测，然后控制算法调节数字电位器，来改变控制速度的模拟电压，调节速度。tb6588fg具有欠压限流功能，实现对电机的保护。

 

2 电机控制电路设计

     tb6588fg电机控制电路如图2所示。

 

3 电机启动

    电机的启动基于vsp的模拟输入电压。当此电压大于1 v时，电机开始启动，此时电机处于静止状态，电机的转子的位置不能确定。首先通过一个激励电压，使电机进入直流激活模式。当电机转动的时候，检测到电机线圈的反向电动势。然后驱动器进入强迫通信模式，强迫通信模式的时间被外部的电容来决定。如图3所示，a阶段是dc激活时间，dc激活时间的调整公式为tfix=0．69×c2×r1。b阶段是强迫通信时间，不同的电机通过改变c1和c2电容的值可用来调整电机的启动。

4 过电流保护电路

阀门控制在实际应用中经常会发生电机堵转的意外情况，电机堵转可能会造成电源和电机的烧毁。tb6588fg的限流保护是通过内部的比较器来实现的，如图4所示。驱动器内部具有一个比较器，负输入端固定电压为0．5 v，流过电机线圈的电流通过r1电阻的采样送入驱动器内部，通过驱动器内部的滤波网络接入比较器的正输入端。如流过r1的电流大于设定值，则此电压会大于0．5 v，驱动器关闭内部驱动电路。在此电路中r2和c2是起rc滤波作用，防止pwm切换时的噪声引起的保护误动作。如当r1=0．33 ω时，最大限流电流为：iout=0．5 v／0．33 ω≈1．5 a。

5 速度检测控制

    tb6588fg具有速度输出脚fg_out，电机没有启动或电机发生异常时此脚输出为低电平。当电机被正常启动，此脚输出速度信号，mcu定时器具有捕获功能，通过捕获速度脉冲的上下沿来算出速度，然后去调整数字电位器的阻值来调整控制速度的电压。

 

 

 

结语

    针对阀门的无传感器三相无刷电机控制系统的特点，采用tb6588fg设计的电机调速控制系统。利用了tb6588fg的硬件电路，简化了整体的电路设计，同时降低了软件的编程难度，使整个系统更加稳定可靠。