如果我們錯(cuò)過 了本系列的第 1 部分 ，我將討論 BLDC 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中逐周期過流保護(hù)的必要性以及如何檢測(cè)電機(jī)繞組電流。在第 2 部分中，我將討論如何通過檢測(cè)直流總線電流和使用超低功耗微控制器來實(shí)現(xiàn)逐周期過流保護(hù)。

TI 的超低功耗 MSP430F5132 微控制器有助于逐周期控制電機(jī)繞組電流，無需任何軟件中斷干預(yù)。

我們可以將高帶寬精密 OPA374 配置為單端差分放大器，以放大連接在直流總線返回路徑中的檢測(cè)電阻 R SENSE上的壓降。

MSP430F5132 MCU 具有一個(gè)集成的比較器和定時(shí)器事件控制 (TEC) 模塊，我們可以對(duì)其進(jìn)行配置以實(shí)現(xiàn)電流限制。比較器比較同相 (+) 和反相 (–) 輸入端的模擬電壓。如果同相端比反相端更正，則比較器輸出 CBOUT 為高電平。

我們可以使用帶或不帶內(nèi)部濾波的比較器的輸出。當(dāng)在 MCU 中設(shè)置控制位 CBF 時(shí)，輸出通過片上電阻電容 (RC) 濾波器進(jìn)行濾波。我們可以分四個(gè)不同的步驟調(diào)整濾波器的延遲，從而優(yōu)化比較器的響應(yīng)時(shí)間。輸出濾波器將抑制噪聲尖峰，從而避免比較器輸出的錯(cuò)誤切換。當(dāng)輸入端子上的電壓差較小時(shí)，輸出濾波器還可以減少與比較器輸出振蕩相關(guān)的誤差。比較器具有高精度參考電壓;要獲得不同的參考電壓，請(qǐng)配置 CBCTL2 寄存器中的 CBRSEL 位?？捎玫膮⒖茧妷簽?1.5V、2.0V 和 2.5V。

TEC 模塊是定時(shí)器模塊和外部事件之間的接口。TEC 和 Timer_D 模塊通過內(nèi)部信號(hào)連接。TEC 模塊包含用于配置 TEC 和定時(shí)器模塊之間路由的控制寄存器。TEC 模塊還具有用于外部事件輸入的啟用寄存器位、中斷啟用和中斷標(biāo)志。在接收到外部故障或清除信號(hào)時(shí)，TEC 模塊控制定時(shí)器輸出，從而控制 PWM 信號(hào)。

COMPB 模塊和 TEC 模塊一起用于逐周期限流保護(hù)。我們必須將比較器的輸出 CBOUT 從外部路由到 TEC 模塊的 TECxFLT1 外部故障事件引腳，如圖 2 所示，以實(shí)現(xiàn)限流保護(hù)。

只要電流檢測(cè)差分放大器的輸出超過比較器的參考電壓，輸出 CBOUT 和 TECxFLT1 就會(huì)變?yōu)楦唠娖?，從而?TEC 模塊中啟動(dòng)一個(gè)事件。TEC 模塊被編程為在此類事件期間禁用 Timer_D 輸出 PWM。Timer_D 配置為 SET/RESET 模式，因此在外部事件期間，Timer_D 復(fù)位并導(dǎo)致 PWM 輸出引腳變?yōu)榈碗娖?。此編程功能意味著?dāng)電機(jī)遇到過流條件時(shí) CBOUT 變?yōu)楦唠娖?，并且如?CBOUT 連接到 TECxFLT 輸入引腳，則可以禁用 Timer_D 輸出(如圖 3 所示)。當(dāng)比較器輸出變高時(shí)，PWM 立即關(guān)閉。當(dāng) CBOUT 變低時(shí)，允許 Timer_D 輸出恢復(fù)正常操作。

當(dāng)比較器基準(zhǔn)電壓 V REF設(shè)置為 1.5V、60mΩ 檢測(cè)電阻 (R SENSE ) 和 20 的差分放大器增益時(shí)的限流操作。

可以使用公式 1 計(jì)算設(shè)置的過流限制 (I OC_LIMIT )。

過流限制，I OC_LIMIT = V REF /(R SENSE *放大器增益) (1)

在 V REF = 1.5V 時(shí)，I OC_LIMIT = 1.5 / (0.06*20) = 1.25A

比較器和 TEC 模塊的響應(yīng)時(shí)間，其中外部跳閘信號(hào)連接到比較器輸入。測(cè)試結(jié)果表明，比較器輸入超過 1.2V 之間的時(shí)間(為確保最壞的情況，我考慮了比 1.5V 參考電壓更低的電壓來計(jì)算響應(yīng)時(shí)間)和 PWM 關(guān)閉之間的時(shí)間約為 356ns。因此，限流動(dòng)作的總響應(yīng)時(shí)間小于 1μs。圖 6 顯示了從比較器輸出變?yōu)楦唠娖降?PWM 關(guān)斷事件的響應(yīng)時(shí)間，大約為 100ns。測(cè)試結(jié)果表明，MCU 中的硬件特性確保了非常快速的逐周期限流動(dòng)作，從而保護(hù)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

我希望它有助于我們了解 BLDC 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中逐周期過流保護(hù)的必要性，以及我們?nèi)绾问褂贸凸奈⒖刂破鲗?shí)現(xiàn)這種過流保護(hù)方法。