灵动微电机芯片（灵动微模块机房）

近年来，无刷直流电机已广泛应用于现代社会的诸多领域，包括电动汽车、家电、办公自动化、工业控制、医疗设备等领域。其除了保持有刷直流电机优越的启动性能和调速性能外，最大的特点是没有换向器和电刷组成的机械接触结构，因此损耗低、效率高、寿命长、噪音低、运行平稳。具有工作可靠、易于维护等诸多优点。

无刷直流电机虽然有很多优点，但控制起来比较困难。无刷直流电机的机械结构简单，这就要求驱动电路有一定的复杂度，需要MCU产生电机所需的波形来控制电机的转动。

汇盈同创针对低压无刷电机推出了基于Smart Micro MM32SPIN360C的无刷电机驱动解决方案。本方案采用的MM32SPIN360C集成了部分驱动电路，因此方案外围电路比较简单。适用于多种应用，如空气净化器、服务器风扇、吊扇、落地扇、电动工具、吸尘器、无人机电调、小型水泵等。

MM32SPIN360C无刷电机开发板

主控

主控MCU采用Smart Micro MM32SPIN360C，它采用高性能ARM Cortex-M0为核心的32位微控制器，最高工作频率高达96 MHz，内置高速存储器，丰富的I/O端口以及各种周边设备。包括：

128KB 闪存、12KB SRAM

包含12位ADC，采样速度高达1Msps

5 个通用定时器、2 个用于电机控制的PWM 高级定时器

1个I2C接口、2个SPI接口、2个UART接口

内置3 个运算放大器和3 个比较器，适用于电机应用

嵌入式工厂调谐48MHz 高速振荡器

内置预驱动工作电压7V 48V

5V LDO 稳压器，输入电压高达13.5V

采用QFN48 封装

MM32SPIN360C框图如下所示：

图2. SmartMicro MM32SPIN360C 框图

N型MOSFET

电机驱动部分，方案采用6个N-MOS管对电机进行电子换相控制。该芯片为国产，体积小，功耗低。漏源电压（VDSS）可达60V，连续漏电流（Id）可达42A，开关频率可达30KHz以上。

电源

方案中使用的电源芯片是胜邦微的LDO：SGM2225-ADJ。其特点如下：

宽电压输入Vin：3.6~36V

可调输出电压Vout：1.8V~15V

最大输出电流Iout：800mA

低噪声、低损耗电压

小封装，最小封装尺寸为3*3mm

过流/短路保护

过热保护

工作温度范围：-40~+125

驱动软件说明：

该方案的软件部分采用凌动微的FOC软件库架构，整个软件结构清晰易懂。软件采用双环控制（电流环+速度环）。矢量控制框图如下所示：

图3. 电机矢量控制框图

支持向量机

空间矢量脉宽调制（SVM）是FOC的基础。它是通过根据所在扇区选择非零向量和零向量来合成的。有五段式、七段式、混合式等。七段式开关次数较多，但谐波较小；五段式的开关次数是七段式的一半，但谐波较大。

该代码采用七节格式。实现流程大致如下：

确定合成向量所在扇区

计算相邻向量的作用时间

计算各桥臂的导通时间

获取各相PWM占空比

更新对应寄存器值

电流检测

电流环路中，软件中的电流采样选择双电阻采样。通过采样V、W相下臂电阻上的压降，利用基尔霍夫电流定律计算出第三相（U相）的电流。

图4. 电流采样原理

SMO+锁相环

在速度环中，软件采用滑膜观测器（SMO）和锁相环（PLL）方法来估计和控制电机转子的速度。

软件架构简介

凌动微的FOC软件结构如下图所示。该软件具有以下特点：

清除时序——仅使用1个公共中断，减少可能出现的时序冲突和BUG。

易于移植。 ——的算法层、驱动层和数学库完全独立，软件和硬件配置完全分离，互不干扰。

统一标定——统一Q15十进制标定。

功能模块化——具有状态机，逻辑清晰，状态切换简单明了。

配置便捷——主要参数配置含义明确、可视化