STM32 NUCLEO中级教程3： BLDC中H-PWM-L-ON驱动方式下的6路PWM波形输出

fengye5340

BLDC又称直流永磁电机，或永磁同步电机，采用电机控制器通过电子控制分配方式实现换向!直流无刷电机广泛应用于汽车、工具、工业工控、自动化以及航空 航天等行业!目前BLDC电机应用十分广泛，采用MCU输出6路PWM波形控制三相H桥电路驱动BLDC是一种十分重要的技术应用。在带HALL的BLDC中，常根据HALL值的变化，采用六步换向法来驱动三相H桥。这里面最常用的PWM控制方式就是H-PWM, L-ON的方式，也就是上桥臂MOS管上输出PWM，下桥臂MOS管保持常ON的方式。这一篇文章就来讲解一下H-PWM-L-ON驱动方式下的6路PWM波形输出，如有对BLDC驱动感兴趣，可以基于STM32-NUCLEO-072RB开发平台做一个扩展板，上面加载三相H桥电路和反馈电路进行深入测试。第一部分内容讲解一下带HALL的BLDC换向表分析。第二部分内容讲解一下代码实现。
一、带HALL的BLDC换向表分析
在带HALL的BLDC中，一般是由霍尔传感器测量转子的位置，然后由其输出的3位二进制编码去控制逆变器中6个功率管的导通实现换相。
下图是一个HALL传感器在电机转动一周的情况下输出值：

HALLA/B/C输出的值并不是安装顺序排列，而是安装0x05、0x04、0x06、0x02、0x03、0x01的方式出现。如果采集到的HALL值是反向顺序，则说明电机是反向转动了。
下面是利用示波器采集到的BLDC的HALL值输出：


下面是常用的三相H桥逆变电路:

根据六步换向原则，每步三个绕组中一个绕组流入电流，一个绕组流出电流，一个绕组不导通。确定通电顺序如下：
1.A+C-2.C+B-3.A+B-4.B+A-5. B+C-6.C+A-
每步磁场旋转60°，每6步磁场旋转一周，每步仅一个绕组被换相。
这样，在电机正转情况下，根据HALL值来确定的导通相和驱动管导通情况如下：

要想实现在HALL值出现时的驱动管导通相，6路PWM引脚必须提前一相配置下一个导通相的状态，并将参数存储在定时器的影子寄存器中，通过COM事件的产生，同步更新定时器各个PWM引脚的配置。下面是针对定时器要实现的预配置通道及导通相配置。

在设置参数中，要利用到STM32的COM事件：
COM事件是专门为电机控制用的，它只出现在高级定时器中！“当在一个通道上需要互补输出时，预装载位有OCxM、CCxE和CCxNE。在发生COM换相事件时，这些预装载位被传送到影子寄存器。这样你就可以预先设置好下一步骤配置，并在同一个时刻同时修改所有通道的配置。COM可以通过设置TIMx_EGR寄存器的COM位由软件产生，或在TRGI上升沿由硬件产生。” COM事件的触发有两种方式，一种是软件触发：利用库函数实现；另一种是硬件触发：利用STM32 定时器霍尔接口实现，由霍尔值改变来产生上升沿触发
下面讲解一下具体的软件实现过程。
二、Keil-mdk工程文件及代码实现
1、Keil-mdk工程模板中加入PWM.C文件，在includes.h文件中加入PWM.H头文件

2、在PWM.H头文件增加宏定义 --霍尔传感器引脚PC6/PC7/PC8

3、霍尔传感器接口 HALL_GPIO_Init()函数代码实现

霍尔传感器电路是一种OC门电路，需要增加上拉电阻才能有输出，在配置引脚端口时，可以内部不增加上拉，浮空即可。
霍尔传感器电路结构和霍尔接口电路


4、高级定时器初始化Timer1_Init()代码实现


配置好定时器，初始化是配置在定时模式，不能输出PWM，否则有容易引起MOS管短路的风险。
5、换向函数实现：BLDC_Hall_Convet()
这个是根据HALL值来进行换向，因为没用硬件H桥电路，这里仅是手动转动电机实现换向，所以COM事件通过软件来产生。

其他霍尔值的配置类似。
6、中断复位函数实现：
在COM事件中断中，进行换向判定：

7、主函数代码main.c代码实现

在main.c里面初始化定时器配置后，就要对电机HALL值进行判断，然后设置不同的PWM输出。
打印输出的HALL值：

实际输出的H-PWM-L-ON波形与STM32技术参考手册波形是一致的

一个硬件连线图：

lanmanck

我有个疑问，hall有变化你才产生com事件换向，那hall什么情况下才会变化呢？启动的时候你没有给换向，hall就不会变，不变就不换向，这是死循环吗？