作為電機行業的“新人”， 無刷電機是實至名歸的后起之秀，以狂浪之勢涌入醫療，工業控制，消費電子和汽車電子等高精度控制行業，“無刷“是不是未來電機行業的發展趨勢？本文以案例的形式扒一扒無刷電機那些事！

　　近年來，無刷電機在醫療，工業控制，消費電子和汽車電子等高精度控制行業廣泛應用，無刷電機性能的好壞很大程度上取決于電機驅動器，研發階段，工程師如何借助示波器快速、便捷、真實的對驅動器信號進行分析？本文主要介紹ZDS4054Plus數椐挖掘型示波器對電機驅動器的典型測試及案例分析。

　　一、直流無刷電機介紹

　　隨著電力電子的發展和新型永磁材料的出現，無刷直流電機得到了迅速發展，無刷直流電機通過電子器件實現了電機的換相，取代了傳統的機械電刷和換相器。其由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。 電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機轉子的極性，在電動機內裝有位置傳感器。驅動器由功率電子器件和集成電路等構成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產生連續轉矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調整轉速；提供保護和顯示等。無刷電機憑借噪聲低、壽命長、轉速高、體積小、動態性能好、輸出力矩大、設計簡便等特點，在醫療、工業控制、消費電子、電動工具、電動車等領域廣泛應用。

　　二、無刷電機的工作原理

　　首先，看一下無刷電機驅動器的框圖，如下：

　　有上圖可知，MCU通過配置寄存器輸出六路PWM只是控制信號，其最高電壓也只有5V，不能直接驅動電機，而是通過控制功率管的開關來使電機運行，驅動電路一般是由多個MOSFET組成的驅動橋和電機驅動橋功率管構成。無刷電機的換向是換相是依靠轉子位置的檢測進行的，其中有感驅動方式是利用霍爾傳感器檢測轉子位置的，無感驅動方式是通過檢測和計算無刷電機轉動過程中的電流、電壓等參數變化，推測轉子位置，進而進行換相的。

　　換向原理

　　無刷電機內部安裝有霍爾傳感器，其可以根據轉子不同位置時的不同磁場方向分布情況，而給出1或0的輸出信號，三個傳感器均勻安裝，在360度的電角度上發生6次翻轉電平，每次相差60度電角度，根據三個傳感器的信號編碼測出轉子的位置，這就是常用的有感驅動方式。另外，無感驅動方式是通過檢測和計算無刷電機轉動過程中的電流、電壓等參數變化，推測轉子位置，進而進行換相的。

　　驅動電路工作原理

　　驅動電路簡化圖

　　圖中Q1到Q6為功率場效應管，當需要AB相導通時，只需要打開Q1， Q4管，而使其他管保持截止。此時，電流的流經途徑為：正極→Q1→線圈A→繞組B→Q4→負極。MCU給Q1的柵極是PWM信號，而給Q4的柵極是常開信號，這樣你就可以通過控制Q1輸入端的PWM信號占空比來控制驅動電機的有效電壓。其他五步換向導通也是這樣。實測各相波形如下：

　　各相電壓波形實測效果