上一篇文章我们讲了无刷电机的一些基础知识，包括无刷电机的内部结构、驱动原理等。我们知道，我们只需要根据转子当前的位置依次给定子线圈通电即可使电机转动起来。

然而，在上一篇文章中我们跳过了一个关键步骤，那就是如何检测转子的位置。在这篇文章中，我们将讨论常用的位置检测方法以及出现的一些相关问题。

1）霍尔传感器检测位置驱动

我们知道霍尔传感器可以用来获取磁铁的位置。无刷电机的转子是永磁体，因此只要将霍尔传感器安装在适当的位置，就可以知道转子的旋转位置。

在无刷电机中，一般采用三个开关式霍尔器件来检测转子的位置。大厅的安装位置可以相距120或相距60。我们以下图中的3N2P电机为例，说明霍尔相距120的安装方法：

a、b、c是三个霍尔传感器。当N极接近霍尔a时，a输出高电平1；当N远离a时，a输出低电平。同理，b和c具有相同的特性。

由于2P转子有一对磁极，当转子逆时针旋转一圈时，a、b、c霍尔的输出波形将高低变化一次，如下图所示：

例如下图中，转子的当前位置将导致霍尔输出cba=110：

这样，我们就可以通过霍尔传感器的输出来确定转子当前的位置，结合上一篇文章中提到的方法，就可以使其旋转。

如果我们想用“二二导通”的方法使其逆时针旋转，在图中cba=110的位置，我们应该使B线圈加正电压，C线圈加负电压A悬空；保持这个通电状态，直到N极接近c位置时，霍尔输出会自动变为cba=100。那么我们的通电状态应该变成A线圈加正电压，C线圈加负电压，而B线圈悬空，使转子继续逆时针旋转。

不难发现，三个霍尔的输出一个周期有6种状态，正好对应“二二通”方式电机旋转一周时线圈通电的6种状态。

因此，我们只需要用ABC的三个霍尔的输出来控制ABC的三个线圈的通电状态，就可以控制电机连续转动。

具体来说，逆时针旋转时，切换如下：

顺时针旋转时，切换如下：

至此，采用上述方法即可驱动霍尔感应无刷电机。

关于用传感器进行位置检测，还有很多其他的方法，比如编码器、光电传感器、旋转变压器等，后面小白白会专门写一篇文章来讲解。

2）无传感器（检测反电动势）驱动

在一些微小型电机系统中，安装位置传感器会对电机的尺寸和成本产生负面影响。因此，无传感器位置检测技术也具有很大的实用价值。我们先解释一下它的原理，然后再谈谈它的优点和缺点。

我们以下图为例：

将驱动方法与上一节中的传感器进行比较。在此位置，线圈B加正电压，线圈C加负电压，线圈A悬空。

当电机转子磁铁旋转时，明显会在A线圈上产生感应电动势。如果转子磁体旋转时，S极先接近线圈A，然后从另一侧远离线圈A，则线圈A中产生的感应电动势将由正变负（或由负变正），并且也就是说，感应电动势将具有零交叉点。 （注意，这里的感应电动势的过零点是以三个线圈的中心连接点为参考点）。

因此，当电机转动时，我们可以检测到未通电相的感应电动势过零，从而得知转子的位置。

有很多方法可以检测过零。您可以使用比较器。下图中的电路是检测其中一相的示例：

注意图中的中点电压。一般无刷电机不会引出中点。需要通过其他方法获得。您可以使用三相串电阻并将它们连接在一起即可获得。下图是获取中心点电压的经典方法。左边是三相线上取的电压，右边输出是中心点和三相过零检测点：

上图中的电阻值可以根据电源大小进行调整，主要用于分压。

另外，电机转动时，采用PWM控制时，会产生很大的干扰。过零比较时需要添加滤波电路。上图中的电容是一种简单的滤波方法，但需要注意的是，增加电容进行滤波会导致电压出现相位滞后，所以电容值不能太大。如果通过软件采集后确定过零点，也可以通过软件进行滤波。

一旦检测到转子的位置，就可以进行相应的换向。最佳换向位置是过零点后30。那么你怎么知道转30需要多长时间呢？

通常的方法是近似假设转子速度均匀，并且从最后一次换相到本次过零的时间近似等于从本次过零到下一次换相的时间。由此，我们只需要利用单片机进行计时，就可以知道30的大致换向位置。

另一种更简单直接的方法是在检测到过零点后立即进行换相。这种方法的换相位置不是最优的，会损失一些效率，但设计起来最简单。

至此，我们对无传感器位置检测和驱动方法有了基本的了解。

然而，这时候新的问题又出现了。初次启动时，转子尚未转动，磁铁与线圈没有相对运动，线圈中不存在感应电动势。那么如何确定转子的位置呢？我们看下一节，无传感器电机的启动问题。

3）无传感器的电机启动问题

由于采用无传感器模式，需要依靠感应电动势来确定转子的位置。因此，当电机刚启动时，或者转速很低时，感应电动势很小，无法用来检测位置。因此，启动无传感器无刷电机是一个难题。

一般方法是采用三阶段法启动，即先预定位，然后启动加速，最后进入闭环控制。具体实现方法如下：

a)预定位

是对某两相短时间通电，让转子运动到预定位置；这个通电时间和占空比需要根据不同的电机和负载情况来确定；否则可能是长时间在一个线圈上造成的。上电后烧坏，或预留位置时间太短。

b)启动加速

是按旋转方向依次对各相通电（换相）；启动过程需要多次换向和逐渐加速；同样，这个加速过程也与具体的电机和负载有关。需要测试是否换向频率太低，电机加速缓慢，线圈发热严重；如果换向频率过高，电机在运行过程中容易失去同步，导致加速失败。

常见的加速方法有恒频升压法、恒压升压法、变频升压法三种。从字面意思就可以明白，我就不多解释了。例如，在某些航模电调中，加速时，每次延迟时间都比前一次减少1/25，直到电机完全旋转。

c）闭环控制

当启动加速到一定速度，且能稳定检测到反电动势及其过零点时，即可切换到闭环控制状态，即按下式进行换相驱动上一节的控制逻辑。

从无感驱动方式可以看出，其启动比较复杂，低速运行时感应电动势较小时难以运行。因此，感应无刷电机不适合在频繁启停和低速运行的场合使用。适用于体积和成本有限且运行速度相对较高的应用。

4）无刷电机的速度控制

通过上面的解释我们知道，无论是有传感器还是无传感器无刷电机，在旋转时，转子的位置决定了下一时刻的通电状态，以及移动到下一个位置的时间只与电源电压有关，所以在调节无刷电机的转速时，最简单的方法就是调节电源电压或者采用PWM控制。

使用PWM控制时，常见的方法是在导通期间保持上下桥臂之一保持接通，另一半由PWM控制，如下图所示。左图为下桥臂常通和上桥臂常通的PWM控制方式。右图为上臂恒通下臂的PWM控制方法：