本应用笔记介绍了使用 Z32F128 微控制器进行正弦 PWM 调制的 BLDC 电机控制。它还讨论了如何利用反馈实现正弦 PWM 调制和相位角同步。
    Z32F128 微控制器，Zilog 的 ZNEO32 的成员！MCU 系列专为电机控制应用而设计，该 MultiMotor 系列具有使用 MultiMotor 开发套件的片上集成阵列，包含特定于应用的模拟和数字模块。其结果是快速而精确的故障控制、高系统效率和动态速度/扭矩控制，以及易于定制应用的固件开发。
    该 Z32F128 应用代码的节能功能包括：
    电机启动平稳，启动电流降低
    3 霍尔传感器反馈正弦 PWM 调制
    基于微控制器的过流保护
    可调速度和电流（频率和正弦幅度）
    可选择控制电机方向
    用于 PC 控制的 UART 接口
    LED 指示电机运行
    LED 指示 UART 控制
    LED 指示故障情况
    非易失性数据记录器功能可记录电机运行状况    使用传感器正弦 PWM 调制的 BLDC 电机控制

    图 1 Z32F128 MCU 架构
    讨论
    该正弦 PWM 驱动器所基于的 Z32F128 微控制器具有高性能内核；以高达 80 MHz 的内部时钟频率执行指令。
    CPU 最多可访问 128 KB 内部闪存（一次 32 位），以提高处理器吞吐量。高达 12 KB 的内部 RAM 可存储数据、变量和堆栈操作。
    与块换向 PMSM 电机驱动方法相比，PWM 正弦操作具有一定的优势，最显着的是其较低的电气噪声和较低的声学噪声特征。相比之下，块换向方法通过在换向之间打开和关闭电机的相绕组，导致通过 PMSM 电机的剧烈电流转换。PWM 正弦方法不会在电机线圈中产生这些严酷的电流转换，因为电流和相电压本质上是正弦曲线。通过正弦 PWM 控制进行电机运行可以比块换向电机以更高的效率运行电机。
    由于 PWM 正弦驱动器方案属性的优点，对于某些关注纹波和滚珠轴承的寿命以及电噪声的应用，PWM 正弦操作可能是更好的选择。
    正弦 PWM 驱动方案可用于驱动 PMSM 或 BLDC 型电机，但是，为了利用正弦驱动方案，PMSM 型电机可能会由于其正弦绕线相位而显示出最佳结果，这也会导致电机几乎无齿槽运行，纹波扭矩极小。
    在每个 Z32F128 产品中，新颖的器件架构允许实现以下增强的控制功能；本节对每个内容进行了描述。
    速度控制时间戳
    集成
    高度可配置的多通道 PWM 定时器，具有周期和占空比中断功能
    速度控制时间戳
    16 位定时器的捕获功能可用于获取霍尔传感器电气计时周期的时间戳。在预定义的霍尔状态下，读取异步操作定时器的值，并使用 PI 闭环控制将其值与计算出的速度参考值进行比较。
    集成运算放大器
    家电控制器几乎总是通过使用传感器和无传感器技术与 ADC 结合检测流经电机绕组的电流来监控电机速度。通常，ADC 的采样实例由 MCU 同步。在这个过程中，通常需要使用外部运算放大器将电流信号转换为电压信号；接下来，ADC 对电压信号进行采样，并将结果输出到处理器。然后处理器合成 PWM 输出来控制电机速度。对于 Z32F128 MCU，片上集成运算放大器无需外部组件，从而降低了总体系统成本。
    多通道 PWM 定时器
    每个 Z32F128 MCU 均具有灵活的 PWM 模块，该模块具有三个互补对（或六个独立的 PWM 输出），支持死区操作和故障保护跳闸输入。这些功能为各种电机类型提供多相控制能力，并通过在故障情况下立即关闭 PWM 引脚来确保电机的安全运行。