stm7的BLDC电流采样官方手册AN2267

### STM7 BLDC 电流采样官方手册 AN2267 知识点解析 #### 概述 STM7 BLDC 电流采样官方手册 AN2267 是一篇详细介绍如何利用 STM7 微控制器（Microcontroller, MC）实现无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor, BLDC）电流调节器设计的应用笔记。该文档提供了实现 BLDC 电机控制中电流闭环控制的方法，并重点介绍了通过采样直流链路（DC Link）电流在 PWM “开启时间”的中点来实现简单、线性且成本效益高的解决方案。 #### 各种电流反馈方法概述 ##### 1. 平均直流链路电流调节法 传统的 BLDC 电机驱动通常采用 6 步换相方法，类似于有刷直流电机。因此，可以考虑调节平均直流链路电流。但这种方法会导致电机恒功率运行：在恒定的直流链路电压下，如果将平均链路电流调节到某个特定值，则实际上是在任何电机负载变化的情况下调节了该点的功率，而平均负载电流/电机扭矩则会随着速度的变化而呈反比变化。 为了补偿平均直流链路电流数据与占空比之间的关系以获得平均相电流，会受到滤波时间常数的影响，从而使得这一方法不太可行。 ##### 2. 监测所有三相绕组电流 由于直流链路电流无法反映 PWM 关断期间的绕组电流，另一种选择是监测所有三个绕组的电流并建立一个调节器。然而，这需要两个电流传感器，增加了成本和复杂度。 #### 获取平均电流 在 BLDC 电机控制中，获取平均电流是一个重要的环节。传统上，可以通过以下几种方式来实现： - **电阻检测法**：通过在电机电路中串联一个小阻值的电阻，然后测量该电阻两端的电压降来计算电流。 - **霍尔效应传感器**：利用磁场变化来间接测量电流大小，适用于高精度电流测量场合。 - **磁通门传感器**：基于磁通门原理，可以精确测量电流，尤其适合于大电流检测。 - **电流互感器**：通过改变原边和副边的匝数比例来转换电流信号，适用于高压大电流环境。 #### 使用 ST7FMC 实现 BLDC 电机控制 本节重点介绍如何使用 STM7FMC 微控制器来实现 BLDC 电机控制中的电流闭环控制。STM7FMC 是一款专为电机控制应用设计的微控制器，具备丰富的内置功能，如定时器、ADC（模数转换器）、PWM（脉冲宽度调制）等，非常适合用于电机控制。 - **硬件配置**：使用 STM7FMC 的 ADC 进行电流采样，利用其内置的定时器和 PWM 功能来控制电机驱动器。 - **软件设计**：编写程序代码来实现电流采样的算法，包括 ADC 读取、电流计算以及 PWM 输出控制等。 - **电流采样时机**：在 PWM 的“开启时间”中点进行采样，可以有效地避免电流瞬变对采样结果的影响。 #### STM7FMC 实施细节 在使用 STM7FMC 实施 BLDC 电机控制时，需要注意以下几个方面： - **采样频率**：根据电机的工作频率和控制需求选择合适的采样频率。 - **噪声抑制**：采取措施减少采样过程中的噪声干扰，如使用低通滤波器。 - **软件中断服务例程**：设计合适的中断服务例程来处理采样数据和控制电机驱动器。 #### 结果分析 通过对 STM7FMC 上实现的 BLDC 电机控制系统的测试和评估，可以得到以下结果： - **电流控制精度**：验证系统是否能够准确地控制电机电流。 - **系统响应时间**：评估系统对负载变化的响应速度。 - **能耗效率**：分析系统在不同工作条件下的能效表现。 #### 结论 STM7FMC 提供了一种简单有效的解决方案来实现 BLDC 电机的电流闭环控制。通过在 PWM “开启时间”的中点采样直流链路电流，可以显著提高电流反馈的准确性，进而提升电机控制的性能。此外，这种方法还具有成本效益高的优点，适合于多种应用场景。 #### 参考文献 本文档附带了相关的软件文件，可在 [www.st.com/mcu](http://www.st.com/mcu) 下载。 #### 附录 - **附录 A - 内部电流环采样程序**：详细介绍了内部电流环采样程序的设计和实现。 - **附录 B - 事件单元中断服务例程**：提供了一个用于处理采样数据的中断服务例程示例。 - **附录 C - ST7MC 三相电机控制原理图**：展示了使用 STM7FMC 实现 BLDC 电机控制的电路原理图。 通过上述内容，我们可以了解到 STM7 BLDC 电流采样官方手册 AN2267 主要介绍了 STM7 微控制器在 BLDC 电机控制中的应用，特别是针对电流闭环控制的设计思路和实现方法。这对于从事电机控制领域研发的技术人员来说是非常宝贵的参考资料。