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C8051F850：BLDC馬達(dá)參考設(shè)計(jì)

文章來(lái)源：更新時(shí)間：2014/8/14 15:04:00

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Silabs公司的C8051F85x/6x是嵌入高效增強(qiáng)性8051流水線架構(gòu)CPU核的MCU，25MHzs時(shí)鐘和高達(dá)25MIPS吞吐量，采用標(biāo)準(zhǔn)的8051指令集，閃存高達(dá)8kB，多達(dá)512B RAM。具有多達(dá)12路輸入ADC，2個(gè)模擬比較器和片上調(diào)試，通信接口包括UART、SPI和I2C/SMBus，工作電壓2.2V~3.6V，主要用在無(wú)刷DC馬車(chē)驅(qū)動(dòng)、FTTH和FTTH網(wǎng)絡(luò)、傳感器接口以及照明系統(tǒng)、機(jī)頂盒和投映儀。

C8051F85x/6x MCU適合于低內(nèi)存、低引腳數(shù)的應(yīng)用。這些MCU具有高效，增強(qiáng)型8051流水線架構(gòu)CPU核，在1~2個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘循環(huán)中，可執(zhí)行70％的指令。C8051F85x/6x系列通過(guò)集成先進(jìn)的模擬、數(shù)字、通信外設(shè)，以及精密振蕩器，其功能密度達(dá)到了一個(gè)新的水平，并具有成本效益的QFN20（3mm×3mm），QSOP24和SOIC16封裝。其MCU架構(gòu)還采用了專利的交叉架構(gòu)，使開(kāi)發(fā)人員可以根據(jù)自己的需求選擇外設(shè)和引腳布局，而不用擔(dān)心預(yù)先設(shè)定的限制和引腳沖突，可以使用小引腳封裝，簡(jiǎn)化了PCB布線，較大限度地減少印刷電路板層，并最終縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，降低了系統(tǒng)成本，使引腳可較佳使用。這些片上功能，使開(kāi)發(fā)人員能夠較大限度地減少外部元件，顯著降低了解決方案成本。

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圖1 C8051F85x/6x框圖
2.tif

圖2 三相BLDC馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型圖

C8051F85x/6x主要特性

•存儲(chǔ)器

-最高8kB閃存

- Flash是在系統(tǒng)可編程的512字節(jié)
扇區(qū)

-最多512字節(jié)RAM（256+256）

•片上調(diào)試

-片上調(diào)試電路，可提供全速，非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試（無(wú)需仿真器）

-具有斷點(diǎn)，單步，觀察/修改存儲(chǔ)器和寄存器

• 12位模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器

-最多16個(gè)輸入通道

-最大200ksps 12位模式或800ksps 10位模式

-支持內(nèi)部VREF或外部VREF

•內(nèi)部低功耗振蕩器

-校準(zhǔn)至24.5MHz

-低電源電流

-±2％的精度（電源和溫度）

•內(nèi)部低頻振蕩器

- 80kHz的額定運(yùn)行

-低電源電流

-獨(dú)立的時(shí)鐘源看門(mén)狗定時(shí)器

• 2個(gè)模擬比較器

-可編程遲滯和響應(yīng)時(shí)間

-可配置為中斷或復(fù)位源

-低電流

•通用的I/O

-最多18個(gè)引腳

- 5V容限

-交叉開(kāi)關(guān)功能

•高速CIP-51微控制器內(nèi)核

-高效，流水線指令結(jié)構(gòu)

-高達(dá)25MIPS的吞吐量與25MHz時(shí)鐘

-使用標(biāo)準(zhǔn)8051指令集

-擴(kuò)展的中斷處理程序

•通信外設(shè)

- UART

- I2C/SMBus

- SPI

•定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和PWM

- 4個(gè)通用16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

-16位可編程計(jì)數(shù)器陣列（PCA），三個(gè)通道的PWM，捕獲/比較或頻

率輸出能力，以及硬件毀掉/安全狀態(tài)的能力

•其他支持外設(shè)

- LFO獨(dú)立看門(mén)狗定時(shí)器的時(shí)鐘

- 16位CRC引擎

•唯一標(biāo)識(shí)符

- 32位唯一鍵（為每個(gè)器件）

•電源電壓

- 2.2V~3.6V

•封裝選項(xiàng)

- 16引腳SOIC

- 20引腳QFN封裝，3mm×3mm

- 24引腳QSOP

-可有裸片形式

-符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)

•溫度范圍：

-- 40℃~+125℃（-IX）和- 40℃~85℃

（-GX）

C8051F85x/6x 應(yīng)用

•無(wú)刷直流電機(jī)

•電動(dòng)工具

•小家電

•電池充電器

•光收發(fā)模塊（光纖到戶）

• FTTH（光纖到戶）網(wǎng)絡(luò)

•傳感器接口

•照明系統(tǒng)

•電機(jī)控制

•機(jī)頂盒

•步進(jìn)電機(jī)

•投影機(jī)

C8051F850 BLDC馬達(dá)參考設(shè)計(jì)

Silicon Labs，C8051F850無(wú)傳感器無(wú)刷直流（BLDC）電機(jī)控制參考設(shè)計(jì)，是一個(gè)完備的電機(jī)控制解決方案，并具有產(chǎn)品質(zhì)量硬件和軟件，可用于快速評(píng)估和成本效益的應(yīng)用。本參考設(shè)計(jì)提供了一個(gè)完整的系統(tǒng)級(jí)解決方案，適于無(wú)傳感器無(wú)刷直流電機(jī)，并為開(kāi)發(fā)人員使用C8051F85x/6x系列產(chǎn)品，以及低成本BLDC電機(jī)控制解決方案提供了手段。

C8051F85x/6x系列是理想的微控制器，適用于參考設(shè)計(jì)。它具有12位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，1個(gè)精確的內(nèi)部參考電壓，2個(gè)模擬比較器與可編程遲滯和響應(yīng)時(shí)間，以及3個(gè)獨(dú)立配置的增強(qiáng)分辨率的PWM通道和內(nèi)置的硬件毀掉能力。

其電機(jī)控制源代碼，可以加快設(shè)計(jì)時(shí)間。此外，其電機(jī)控制圖形用戶界面（Silicon Labs微調(diào)）可以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控電機(jī)，同時(shí)也為用戶提供了控制和了解BLDC電機(jī)運(yùn)行的靈活性。其工具、開(kāi)發(fā)包、軟件庫(kù)和相關(guān)的環(huán)境，是無(wú)傳感器BLDC電機(jī)控制參考設(shè)計(jì)強(qiáng)有力的價(jià)值支撐。該參考設(shè)計(jì)可以使電機(jī)在5分鐘之內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

C8051F850的BLDC參考設(shè)計(jì)工具包，該設(shè)計(jì)套件提供了無(wú)傳感器，無(wú)刷直流（BLDC）電機(jī)的，完整系統(tǒng)級(jí)解決方案。本應(yīng)用包括了完整的原理圖、PCB布局和固件。

馬達(dá)參考設(shè)計(jì)主要特性

此工具包支持符合下列規(guī)格的3相BLDC電機(jī)：

•梯形反電動(dòng)勢(shì)

•最大工作電壓10V~24V DC

• 24kHz的PWM頻率

• 10A的最大平均電流

•最大速度不超過(guò)200000轉(zhuǎn)（2極無(wú)刷直流電機(jī)）

•平均電流超過(guò)10A時(shí)，過(guò)電流檢測(cè)功能使電機(jī)停止

•遇到電機(jī)堵轉(zhuǎn)檢測(cè)或極端負(fù)載的時(shí)候，電機(jī)堵轉(zhuǎn)檢測(cè)功能停止電機(jī)。

•轉(zhuǎn)速頻率發(fā)生器（FG）輸出信號(hào)

該工具包旨在展示C8051F850的BLDC電機(jī)的運(yùn)營(yíng)能力。通過(guò)此MCU的BLDC電機(jī)運(yùn)行所提供的特點(diǎn)是：

•比較器PWM同步消隱，用于反電動(dòng) 勢(shì)過(guò)零檢測(cè)

•自動(dòng)減少PWM占空比，以限制啟動(dòng)時(shí)的電機(jī)電流

• HYPERDRIVE模式，增加了一些電機(jī)的最大速度
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圖3 C8051F850 BLDC馬達(dá)參考設(shè)計(jì)框圖

該套件包括以下內(nèi)容：

• 1個(gè)MCU板：MCRD-MCU-C8051F850與電機(jī)控制固件（預(yù)編程到MC）

• 1個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)板：MCRD-PWR-NLV-F85X

• 1個(gè)BLDC電機(jī)：Turnigy 450系列3800kV，無(wú)刷馬達(dá)直升機(jī)

• 1臺(tái)電機(jī)安裝板

• 1個(gè)8位MCU工具包CD

• 1個(gè)12V，5A通用輸入電源適配器

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