基于S12ZVM的车用BLDC无传感控制方案

以通过timer得出上一次过零点时间以及本次的过零点时间，就可以计算出正确的换向点。

其中： –实际过零点时间， –上次过零点时间， –下次换向点时间， –范围在0.3-0.5的常数 (取决于电机参数)。
所以，成功检测反电动势过零点就决定了无传感控制BLDC成功的关键。如图6所示，通常有硬件和软件两种方式来能检测到反电动势过零点。第一种是采用三个硬件比较器，在某切换周期中不加电的一相可以通过相应的硬件比较器与1/2的Udcb电压进行比较，在PWM周期中On有效时，比较器能够检测到反向电动势电压变化从而得出过零点的位置。第二种方式可以用软件AD采样来实现，在BLDC电机运行过程中，使用ADC对不加电的一相进行采样，与此同时Udcb会被另一路ADC模块同时采样，然后软件可以实时的根据两个采样数值进行过零点判断。

图6 BLDC反电动势过零点检测方法

采用比较器的方式可以降低CPU的负担，但软件采样的方式更加的灵活，可以更加精确检测出过零点的位置。S12ZVM同时集成了实现上述两种方式的硬件模块，内部包括三个相位比较器来实现硬件比较，AD模块包括两个独立的AD convertor来实现软件采样，两个AD convertor可以对反向电动势电压与Udcb电压的同时采样，确保过零点检测更加的准确。
当采用软件采样的方式时，必须要选择合适的采样点。图7显示在一个PWM周期中通电情况下反向电动势电压的变化情况。在PWM周期中ON有效时，SAtop管被打开接DCBUS，SCbot也打开与地相连。所以电流会从DCBUS经过SAtop管流过A相与C相，再进过SCbot管流入地，可见三相的中间点电压可以近似为DCBUS/2。此时在B相上产生基于DCBUS/2电压的反向电动势就可以被检测出正向与反向，这也意味着过零点的电压能够被成功的检测到。在PWM周期中处于OFF时，此时A相与C相的下桥分别与地相连，三相的中间点也就近似于与地相连，在这种情况就很难检测到B相反电动势的过零点。

图7 BLDC反电动势采样点

由此可以发现，对反向电动势的检测只有在PWM周期中处于ON状态时才能实现。对于AD模块来说，就需要与PWM进行同步，配合定时延迟模块，可以在PWM周期中ON状态即将结束之前进行精确采样。S12ZVM有PTU可编程触发单元模块，其内部包含一个16bit计数器，两个独立的触发发生器，可以配置高达32个触发事件，同时可以根据PWM模块的Reload事件来启动PTU触发过程。图8可以很形象的理解无传感检测反向电动势的采样过程，PMF/PWM产生一个PWM Reload信号给PTU单元，PTU单元中的16bit Counter开始计数，PTU会在T2这个时间点产生一个触发事件来触发ADC0与ADC1分别对反向电动势与DC bus电压同时采样，当ADC采样转换结束后就产生一个ADC中断，在ADC中断服务子程序中就可以做反向电动势过零点的判断等操作。

图8 BLDC反电动势采样策略

4 总结
本文详细介绍了飞思卡尔S12ZVM混合集成芯片在车用BLDC中的应用，其中包括S12ZVM的无传感控制策略及启动过程，同时也详细介绍了反电动势过零点检测方法及策略。通过飞思卡尔S12ZVM单芯片电机控制解决方案，设计师可缩小产品尺寸、降低噪音并提升能效，加快车用BLDC控制器的开发过程。

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