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近几年专门用于电机控制的微控制器(MCU)已经问世，集成了8 位计算引擎、模数转换器(ADC)、比较器、计数器、定时器等电路来控制电机速度，满足负载的功率要求。由于快速而精确的闭环控制以及所需支持组件的数量少和成本低，这种控制器在对 MCU 的预期方面树立了新标杆。MCU生产商所面临的问题是怎样在确保集成恰当的外部组件和功能的同时还能保持产品价格对消费者的吸引。

一种方法

图1展示了一个面向先进电机控制尤其是通用电机控制应用的低成本高效型数字功率管理方案。其中的片上模拟外围设备都是由ZiLOG开发并集成到它的一款8位MCU上的。

电机控制的主要功能

 

这个特别的数字公里发管理方案提供了通用电机所需的主要控制功能：“软启动”、过电流故障保护和使用片上比较器测定交流电路过零点以确保 MCU 输出信号同步的能力。我们来逐条分析一下，并看看该方案是如何满足这些要求的：

(1)软启动

“软启动”功能确保在电机打开时功率逐渐地输出到电机。通过使用 MCU 的单 I/O 输出控制 TRIAC 的触发/点火角来实现可调控制。这种功能程度地减少了启动时转子的过冲和不平稳运动，从而减少电机磨损，防止需量的突变，避免电路断开导致刚开启或正在运行的电器都被关断的情况。

ZiLOG的软启动实现方法采用了一个定时器和重新载入定时器高低字节时使用的一个查找表。在交流信号的一个半周期内可以实现二十个均匀分布的触发角。通过这种方法可以调节 TRIAC 触发角(如图3)，以调整输送给电机的功率。这种软启动方案使用一个10 微秒输出脉冲宽度触发TRIAC，在此期间触发角从 18°上升至162° (一个半周期的 10% 至 90%)，此时电机过渡到正常满速运转。

(2)过电流故障保护

大多数电机控制都需要过电流故障保护。过电流故障的原因有很多，例如电机绕组短路、电机引线短路、机械驱动与连接装置故障、功率器件损坏、接线错误等。严重的过流故障会导致电器损毁，因此在出现过电流故障时，不管原因是什么，都必须立即停止电机转动以防损坏。虽然保护电路必须动作迅速，但逐周期地关掉 PWM 输出，以便在不能继续检测到故障条件时恢复正常运转，而不是一下子完全关断整个系统。如果这种方法不能解决问题，再关断系统。