一直以來(lái)在許多應(yīng)用上，控制的復(fù)雜性是能馬達(dá)的嚴(yán)重障礙。 直到zui近，幾種微控制器設(shè)計(jì)的新方法給馬達(dá)控制市場(chǎng)帶來(lái)革命性的影響，這不僅減少了常用元器件的數(shù)量，還大大降低總體的成本。

以傳統(tǒng)電子學(xué)來(lái)說(shuō)，要在日用家電產(chǎn)品上有效地控制無(wú)刷直流馬達(dá)（BLDC）是一件非常復(fù)雜和昂貴的事情。因此在許多應(yīng)用中，如洗衣機(jī)，洗碗機(jī)，HVAC用具等等， 還是采用不的‘傳統(tǒng)’馬達(dá)控制技術(shù)。然而這種傳統(tǒng)控制技術(shù)在功耗，制動(dòng)或開(kāi)啟周期等等特性上的效率都是偏低的。

直至數(shù)年前，馬達(dá)控制的微控制器逐步商業(yè)化和實(shí)用化后， 能和具成本效益的創(chuàng)新控制方案才正式出現(xiàn)。新方案除了提供更的控制與更優(yōu)的成本外，還使開(kāi)發(fā)馬達(dá)控制應(yīng)用變得更容易。典型的馬達(dá)控制微控制器集成了8位運(yùn)算引擎，A/D轉(zhuǎn)換器，比較器，定時(shí)/計(jì)數(shù)器以及其它線路以用于切換轉(zhuǎn)向和改變BLDC馬達(dá)速度來(lái)匹配所承受的相應(yīng)負(fù)載。雖然這些集成芯片對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)講，所增加的成本已算合理，但在某些項(xiàng)目上，視乎所選用的控制器，額外元器件的需求還是差異很大的。

新的設(shè)計(jì)方法

目前市面上已有數(shù)種設(shè)計(jì)方法可簡(jiǎn)化BLDC在在器具方面的應(yīng)用。 ZiLOG自身也發(fā)布了一系列于馬達(dá)控制的8位微處理器。Z8 Encore！MC^TM 不單是屢獲殊榮的Z8 Encore! 家族其中一員，也是ZiLOG針對(duì)無(wú)傳感3-相無(wú)刷直流馬達(dá)和3-相交流感應(yīng)式馬達(dá)控制應(yīng)用的*款快閃微控制器。Z8 Encore！MC^TM系列具有16KB Flash （Z8FMC16100），8KB Flash （Z8FMC08100）或4KB Flash （Z8FMC04100）的存儲(chǔ)器選擇，同時(shí)片內(nèi)集成了豐富的資源以減少外部元器件的需求，大大降低了馬達(dá)控制應(yīng)用的物料成本。另外Z8 Encore！MC 提供了一種創(chuàng)新方法，使得對(duì)馬達(dá)速度的控制更為，并為終端產(chǎn)品提供更多*和可自定的特性。

視乎控制電子方面的復(fù)雜性與成本，在大部分器具應(yīng)用上，BLDC馬達(dá)遠(yuǎn)優(yōu)于AC或通用馬達(dá), 尤其是現(xiàn)今BLDC馬達(dá)的生產(chǎn)成本已具備良好的競(jìng)爭(zhēng)性。BLDC馬達(dá)不僅操作更有效率 (由于它們的速度可以根據(jù)負(fù)載來(lái)調(diào)節(jié)), 而且在相同馬力下，與AC和通用馬達(dá)相比, 它的體積和噪音更小,使用更耐久。BLDC馬達(dá)控制之間的差異將大大影響它的優(yōu)點(diǎn)能否在更多器具應(yīng)用上的發(fā)揮。下面的圖1顯示了典型BLDC馬達(dá)控制的組成部分。

每個(gè)BLDC馬達(dá)都有一個(gè)永磁鐵轉(zhuǎn)子，能夠在驅(qū)動(dòng)器通過(guò)在定子上的固定相位線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。定子的磁通量必須與轉(zhuǎn)子的磁通量保持同步，也因此需要知道轉(zhuǎn)子的位置，我們可以通過(guò)檢測(cè)由相位線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)來(lái)獲得轉(zhuǎn)子的位置。一個(gè)6路的換流電路可以交換一個(gè)3-相雙極性的BLDC馬達(dá)。基本上在每一路的換流期間，需要給3相里的2相線圈提供電壓， 每一個(gè)相電壓間隔60度的相位角出現(xiàn)，而在無(wú)電壓或空閑的相位，線圈會(huì)產(chǎn)生過(guò)零點(diǎn)的反電動(dòng)勢(shì)。因此，過(guò)零點(diǎn)的事件就能成為3相同步的序列特征。

在3相換流橋里，輸出設(shè)備是通過(guò)固定頻率的PWM來(lái)驅(qū)動(dòng)的。通過(guò)調(diào)節(jié)固定頻率的脈沖寬度（占空比），能夠有效地增強(qiáng)與減弱加載到相線圈上的電壓，從而可以改變馬達(dá)的速度。

用于控制速度的“時(shí)戳”

在閉合回路系統(tǒng)中，大多數(shù)控制器都采用至少一路比較器來(lái)探測(cè)反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零交叉點(diǎn)，從而調(diào)整驅(qū)動(dòng)脈沖輸出，以便適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)馬達(dá)的速度。然而建基于ZILOG Z8ENCORE核心的FMC馬達(dá)控制MCU系列，可通過(guò)在后臺(tái)運(yùn)行的定時(shí)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)反電動(dòng)勢(shì)電平進(jìn)行高速取樣，來(lái)取代專門比較器。

當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)反電動(dòng)勢(shì)電平的零交叉點(diǎn)進(jìn)行取樣時(shí)，定時(shí)器會(huì)將其時(shí)間讀數(shù)一同記錄在寄存器內(nèi)。通過(guò)算法處理，系統(tǒng)可有效地調(diào)整PWM輸出來(lái)控制馬達(dá)的速度。這種“時(shí)戳”方法使閉合回路系統(tǒng)的速度控制更簡(jiǎn)單，更具成本效益。

基于現(xiàn)今大多數(shù)器具的苛刻要求和嚴(yán)格產(chǎn)品預(yù)算, 任何可以節(jié)省多余功能的技術(shù)，都可能改變器具的基本設(shè)計(jì)理念和擴(kuò)大它的目標(biāo)市場(chǎng)。 這種經(jīng)濟(jì)考量，不但令工程人員盡量減少芯片和分離元件的使用，同時(shí)也使到馬達(dá)控制器芯片的設(shè)計(jì)師在硅片上集成更多的功能。

故障反應(yīng)

在直流無(wú)刷馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備中，各種不同原因都可導(dǎo)致電流過(guò)載故障。除非安全設(shè)施的設(shè)計(jì)十分完善，否則這種故障可能產(chǎn)生破壞性的影響。馬達(dá)轉(zhuǎn)子短路，馬達(dá)線圈短路，機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和接聯(lián)問(wèn)題，轉(zhuǎn)子卡殼，電力設(shè)備拋錨或熄火以及其它很多問(wèn)題都偶有發(fā)生。其中一些問(wèn)題是*性的，另一些卻是暫時(shí)性的。無(wú)論出現(xiàn)何種問(wèn)題，它所引起的電流過(guò)載狀況，都一定會(huì)導(dǎo)致馬達(dá)終止運(yùn)作。在發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，保護(hù)電路必須迅速反應(yīng)，對(duì)PWM輸出作出實(shí)時(shí)停止，直到故障情況消失才可恢復(fù)正常運(yùn)行。除非電流過(guò)載的狀況持續(xù)，否則并不需要全面關(guān)閉系統(tǒng)。

馬達(dá)控制微控制器一般會(huì)嵌入輸入器件(如比較器)來(lái)檢測(cè)電流過(guò)載的情況。在大部分情況下，電流信號(hào)是發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的。這種方法有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，就是數(shù)據(jù)處理需要一些時(shí)間，才能發(fā)出阻止PWM輸出的訊號(hào)。換言之，數(shù)據(jù)處理反應(yīng)的延誤可能導(dǎo)致系統(tǒng)要在下一輪轉(zhuǎn)換周期之后才能關(guān)閉，這樣會(huì)造成嚴(yán)重的損壞。

為了避免模數(shù)轉(zhuǎn)換器造成處理延遲，PWM模塊與過(guò)電流比較器直接連接，從而保證系統(tǒng)關(guān)閉能真正地實(shí)時(shí)進(jìn)行。這種方法不僅改善控制器的故障應(yīng)變能力，同時(shí)也解決了傳統(tǒng)方法的弱點(diǎn)。即使當(dāng)控制器的時(shí)鐘快將停止工作，若出現(xiàn)電流過(guò)載故障而需要關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)，這種方法也不會(huì)帶來(lái)任何危險(xiǎn)，相反換成傳統(tǒng)方法使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的話，系統(tǒng)就可能出問(wèn)題了。

感應(yīng)配置減少了對(duì)時(shí)間的依賴性

無(wú)論使用有傳感器或無(wú)傳感器的技術(shù)，器具用控制器大都使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取繞組線圈的感應(yīng)電流來(lái)監(jiān)測(cè)馬達(dá)的速度。在一般情況下，微控制器會(huì)讓模數(shù)轉(zhuǎn)換器的取樣與輸入信號(hào)同步。

在此過(guò)程中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器會(huì)對(duì)馬達(dá)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行取樣并將其結(jié)果轉(zhuǎn)送給處理器，通過(guò)算法處理后，處理器會(huì)調(diào)整PWM的換流輸出以控制馬達(dá)的速度。

其實(shí)除此以外，微控制器還有一種使用異步操作來(lái)提供感應(yīng)，處理和調(diào)節(jié)馬達(dá)速度的更好方法，它可以把數(shù)據(jù)的處理量降到zui低。這種設(shè)計(jì)通過(guò)在片上集成的運(yùn)算放大器和取樣保持模塊，在時(shí)鐘周期之間，“保持”輸入的信號(hào)值，這樣取樣和其處理程序就可以為優(yōu)化處理器的處理周期而設(shè)計(jì)，再無(wú)需考慮如何和輸入信號(hào)同步了。此外，片上整合了運(yùn)算放大器的ZiLOG Z8 Encore! MC微控制器還降低了總體的系統(tǒng)成本，這做法進(jìn)一步證實(shí)了8位馬達(dá)控制微控制器的和強(qiáng)大性能，即擁有足夠的資源去運(yùn)行應(yīng)用上的多種功能，例如控制顯示，指揮和監(jiān)控設(shè)備程序，探測(cè)并標(biāo)明服務(wù)問(wèn)題等等，與此同時(shí)控制器還不斷地保持馬達(dá)功耗的*值。