简化无刷电机开发的工具

传统上被视为直流电机类型的高端，无刷直流电机(BLDC) 通常被保留用于具有高性能或效率要求的系统。无刷直流电机（BLDC）是永磁式同步电机的一种，而并不是真正的直流电机，英文简称BLDC。区别于有刷直流电机，无刷直流电机不使用机械的电刷装置，采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，性能上相较一般的传统直流电机有很大优势，是当今最理想的调速电机。

无刷直流电机的定子是线圈绕组电枢，转子是永磁体。如果只给电机通以固定的直流电流，则电机只能产生不变的磁场，电机不能转动起来，只有实时检测电机转子的位置，再根据转子的位置给电机的不同相通以对应的电流，使定子产生方向均匀变化的旋转磁场，电机才可以跟着磁场转动起来。

无刷直流电机定子的线圈中心抽头接电机电源 POWER，各相的端点接功率管，位置传感器导通时使功率管的 G极接 12V，功率管导通，对应的相线圈被通电。由于三个位置传感器随着转子的转动，会依次导通，使得对应的相线圈也依次通电，从而定子产生的磁场方向也不断地变化，电机转子也跟着转动起来，这就是无刷直流电机的基本转动原理——检测转子的位置，依次给各相通电，使定子产生的磁场的方向连续均匀地变化。

但随着电机驱动系统变得更加集成化并且控制解决方案变得更容易获得，系统设计人员发现使用 BLDC 电机解决方案比以往任何时候都更简单，以便获得性能和效率优势。为支持这一趋势，TI 提供了高质量的开发工具来帮助我们快速启动 BLDC 电机，同时最大限度地降低开发成本。

在之前的一篇文章中，我讨论了 LaunchPad™ 开发套件加 BoosterPack 方法，该方法实质上采用了微控制器 (MCU) LaunchPad 套件并添加了外设 BoosterPack，允许我们评估 MCU、外设和整个系统。

这种组合可以让我们跳过为我们的电机系统设计、布局和调试测试板的昂贵且耗时的步骤。该套件允许电机系统设计人员连接电机并立即开始评估电机、驱动器和控制器的性能。图 1 显示了直接连接到套件的标准三相 BLDC 电机。24V 电源提供功率级和控制器电源轨。示波器正在查看输入和输出开关信号，并与 2kRPM 的电机电流进行比较。初步评估后，LaunchPad 和 BoosterPack 设计文件可用作最终系统设计的参考。

图 1：评估电机系统的示例实验室设置

例如，LAUNCHXL-F28027F和BOOSTXL-DRV8301一起使用 ( InstaSPIN-FOC ™) 无传感器磁场定向控制技术设计 BLDC 电机系统。除了无传感器 InstaSPIN-FOC 电机控制之外， LAUNCHXL-F28069M 还扩展了该方法，允许连接两个 BoosterPack 并开发基于InstaSPIN-MOTION ™ 编码器的传感器速度和位置磁场定向控制。现在，我们正在发布使用我们下一代 BLDC 电机栅极驱动器的BOOSTXL-DRV8305EVM （图 2）。

图 2：LAUNCHXL-F28027F + BOOSTXL-DRV8305EVM

除了评估硬件，TI 还提供全面的软件和技术资源，以最大限度地减少开发开销和时间。

BOOSTXL-DRV8305EVM 是基于 DRV8305 电机栅极驱动器和 CSD18540Q5B NexFET™ 功率 MOSFET 的 15A 三相无刷直流驱动级。该模块具有独立的直流总线和相位电压传感以及用于无传感器 BLDC 控制算法的独立低侧电流分流传感。该模块借助 LMR16006 0.6A 降压稳压器为 MCU 提供 3.3V 电源。驱动级受到短路、过热、击穿和欠压等全面保护，并且可通过 SPI 接口轻松配置。

该模块非常适合采用 DRV8305 进行评估和快速开发。它旨在与兼容的 XL LaunchPad 一起工作。BoosterPack 可与 LAUNCHXL-F28207F（对于 InstaSPIN-FOC）组合使用，或者最多两个 BoosterPack 可与 LAUNCHXL-F28069M（对于 InstaSPIN-FOC 或 InstaSPIN-MOTION）组合使用。通过 MotorWare 支持 InstaSPIN 解决方案。

特性

4.4V 至 45V 电压电源输入

支持最大峰值 20A 的 15A 连续电流输出

为 BLDC 无传感器控制解决方案提供相位电压和电流反馈

超小型（2.0 x 2.2 英寸）完整无刷直流驱动级

驱动级受到全面保护，包括短路、过热、击穿和欠压保护

MotorWare为每个硬件套件、GUI 和技术文档提供了广泛的电机控制库、项目/实验室/示例。LaunchPad + BoosterPack 组合使工程师可以立即开始软件设计并在整个硬件设计阶段取得进展。