使用 MSPM0 MCU设计的BLDC 电机控制器
一、简介
无刷直流 (BLDC) 电机广泛用于电动工具、机器人、电器、无绳吸尘器、遥控玩具、电机模块、打印机等各种产品。无刷直流电机具有高效运行、低噪声和长使用寿命的特征，因此比其他电机类型更适用于这些应用。梯形 (TRAP) 算法是一种简单的软件循环，由于能够产生大扭矩和高最大转速，因此广泛用于 BLDC 控制设计。
本设计采用TI 的可扩展 M0+ MSPM0Gxx高性能 MCU 作为主控芯片，具有先进的片上电机控制外设，可以为各种电机控制应用提供设计。并具有可扩展的模拟集成、电机控制外设和 CAN-FD接口。
二、 MSPM0Gxx系列资源介绍
MSPM0Gxx系列具备的资源
高达 80MHz 的 M0+ CPU – 减少梯形算法和检测信号的处理时间
• 集成数学加速器 – 用于定点和 IQ 格式数字的 32 位硬件除法器（8 个周期） – 在 21 个周期内完成平方根运算 – 在 29 个周期内完成 24 位三角函数计算（sin、cos、atan）
• 两个独立的 4MSPS 12 位 ADC 模块（多达 16 个通道） – 多达 11 个 ENOB 并具有更好的 SNR。 – 在 250ns 内进行高达 4MSPS 的 ADC 升压电机相电流检测。
• 两个零漂移斩波运算放大器 – 精确放大总线电流。
• 三个高速比较器 – 检测反电动势并提供稳定的阶跃信号（无传感器）。 • 先进的电机控制计时器 – 具有死区的灵活 6 PWM 控制。
• 具有毛刺干扰滤波器的稳健 IO 设计 – 提供在电机噪声下可靠运行的系统。
• 全面的通信接口 – 包括 UART、I2C、SMBus、SPI 和 CAN-FD，可满足电机控制系统的所有通信要求。 • BLDC TRAP 算法库 – 在不到 10 分钟的时间内通过采用霍尔传感器的 TRAP 控制使 BLDC 电机旋转。
• 可扩展 MCU 产品系列 - 涵盖各种闪存选项的引脚对引脚兼容器件。
• 小尺寸封装 – 适用于空间受限的设计的选项。
• 宽工作温度范围（-40°C 至 +125°C）
• 符合汽车级 Q100 标准的功能安全选项（高达 ASIL-B），可确保系统稳定性和可靠性
三、电机控制方案
在 BLDC 应用中，MSPM0 监控电机状态并使用三相栅极驱动器或电机驱动器运行梯形控制算法。此外，MCU 或 驱动器可以集成许多功能来优化设计并减小整体外形尺寸。用于 BLDC 电机控制的 MCU 选择可能因低功耗或高 性能要求而异，而驱动器选择可能因模拟集成和电机驱动规格而异。考虑到这些不同的系统设计，MSPM0 产品系 列提供了各种针对低功耗或高计算性能进行优化并具有可选模拟集成的 MCU。
BLDC 有传感器 TRAP 应用，MSPM0Gxxx 器件提供 80MHz CPU 性能以及用于数据记录和处理的硬 件数学加速器，同时为有传感器和无传感器梯形控制提供足够的性能。MSPM0Gxxx 器件采用小型封装（小至 VSSOP-20），提供可选的 CAN-FD 接口，并且可以由集成在电机驱动器中的 3.3V LDO 或降压转换器供电，以 减小系统尺寸并降低 BOM 成本。该拓扑设计用于高性能 BLDC 传感器 TRAP 应用。
Scheme-it地址：
https://www.digikey.cn/schemeit/project/1111-4bed58a47246426686bbf8cc450e9d63
四、软件开发
电机控制算法使用MSPM0-SDK 中的电机控制设计库进行开发，有传感器 TRAP 库 ，支持具有或不具有集成电流检测功能的 DRV830x、DRV831x、DRV832x、DRV834x、DRV835x 驱动器，利用片上Timer 生成 PWM (TIMx) ，配置 TIMG 实例之间的交叉触发器以生成 6 个 PWM，而不进入死区 。
