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C8051F850：BLDC馬達參考設計

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是嵌入高效增強性8051流水線(xiàn)架構CPU核的MCU，25MHzs時(shí)鐘和高達25MIPS吞吐量，采用標準的8051指令集，閃存高達8kB，多達512B RAM。具有多達12路輸入ADC，2個(gè)模擬比較器和片上調試，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)驅動(dòng)、FTTH和FTTH網(wǎng)絡(luò )、傳感器接口以及照明系統、機頂盒和投映儀。

C8051F85x/6x MCU適合于低內存、低引腳數的應用。這些MCU具有高效，增強型8051流水線(xiàn)架構CPU核，在1~2個(gè)系統時(shí)鐘循環(huán)中，可執行70％的指令。C8051F85x/6x系列通過(guò)集成先進(jìn)的模擬、數字、通信外設，以及精密振蕩器，其功能密度達到了一個(gè)新的水平，并具有成本效益的QFN20（3mm×3mm），QSOP24和SOIC16封裝。其MCU架構還采用了專(zhuān)利的交叉架構，使開(kāi)發(fā)人員可以根據自己的需求選擇外設和引腳布局，而不用擔心預先設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(xiàn)，較大限度地減少印刷電路板層，并最終縮短設計時(shí)間，降低了系統成本，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(zhù)降低了解決方案成本。

1.tif

圖1 C8051F85x/6x框圖
2.tif

圖2 三相BLDC馬達驅動(dòng)系統模型圖

C8051F85x/6x主要特性

•存儲器

-最高8kB閃存

- Flash是在系統可編程的512字節
扇區

-最多512字節RAM（256+256）

•片上調試

-片上調試電路，可提供全速，非侵入式的在系統調試（無(wú)需仿真器）

-具有斷點(diǎn)，單步，觀(guān)察/修改存儲器和寄存器

• 12位模擬-數字轉換器

-最多16個(gè)輸入通道

-最大200ksps 12位模式或800ksps 10位模式

-支持內部VREF或外部VREF

•內部低功耗振蕩器

-校準至24.5MHz

-低電源電流

-±2％的精度（電源和溫度）

•內部低頻振蕩器

- 80kHz的額定運行

-低電源電流

-獨立的時(shí)鐘源看門(mén)狗定時(shí)器

• 2個(gè)模擬比較器

-可編程遲滯和響應時(shí)間

-可配置為中斷或復位源

-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微控制器內核

-高效，流水線(xiàn)指令結構

-高達25MIPS的吞吐量與25MHz時(shí)鐘

-使用標準8051指令集

-擴展的中斷處理程序

•通信外設

- UART

- I2C/SMBus

- SPI

•定時(shí)器/計數器和PWM

- 4個(gè)通用16位定時(shí)器/計數器

-16位可編程計數器陣列（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

- LFO獨立看門(mén)狗定時(shí)器的時(shí)鐘

- 16位CRC引擎

•唯一標識符

- 32位唯一鍵（為每個(gè)器件）

•電源電壓

- 2.2V~3.6V

•封裝選項

- 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標準

•溫度范圍：

-- 40℃~+125℃（-IX）和- 40℃~85℃

（-GX）

C8051F85x/6x 應用

•無(wú)刷直流電機

•電動(dòng)工具

•小家電

•電池充電器

•光收發(fā)模塊（光纖到戶(hù)）

• FTTH（光纖到戶(hù)）網(wǎng)絡(luò )

•傳感器接口

•照明系統

•電機控制

•機頂盒

•步進(jìn)電機

•投影機

C8051F850 BLDC馬達參考設計

Silicon Labs，C8051F850無(wú)傳感器無(wú)刷直流（BLDC）電機控制參考設計，是一個(gè)完備的電機控制解決方案，并具有產(chǎn)品質(zhì)量硬件和軟件，可用于快速評估和成本效益的應用。本參考設計提供了一個(gè)完整的系統級解決方案，適于無(wú)傳感器無(wú)刷直流電機，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，適用于參考設計。它具有12位模擬數字轉換器，1個(gè)精確的內部參考電壓，2個(gè)模擬比較器與可編程遲滯和響應時(shí)間，以及3個(gè)獨立配置的增強分辨率的PWM通道和內置的硬件毀掉能力。

其電機控制源代碼，可以加快設計時(shí)間。此外，其電機控制圖形用戶(hù)界面（Silicon Labs微調）可以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和監控電機，同時(shí)也為用戶(hù)提供了控制和了解BLDC電機運行的靈活性。其工具、開(kāi)發(fā)包、軟件庫和相關(guān)的環(huán)境，是無(wú)傳感器BLDC電機控制參考設計強有力的價(jià)值支撐。該參考設計可以使電機在5分鐘之內旋轉。

C8051F850的BLDC參考設計工具包，該設計套件提供了無(wú)傳感器，無(wú)刷直流（BLDC）電機的，完整系統級解決方案。本應用包括了完整的原理圖、PCB布局和固件。

馬達參考設計主要特性

此工具包支持符合下列規格的3相BLDC電機：

•梯形反電動(dòng)勢

•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（2極無(wú)刷直流電機）

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

•遇到電機堵轉檢測或極端負載的時(shí)候，電機堵轉檢測功能停止電機。

•轉速頻率發(fā)生器（FG）輸出信號

該工具包旨在展示C8051F850的BLDC電機的運營(yíng)能力。通過(guò)此MCU的BLDC電機運行所提供的特點(diǎn)是：

•比較器PWM同步消隱，用于反電動(dòng) 勢過(guò)零檢測

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

• HYPERDRIVE模式，增加了一些電機的最大速度
3.tif

圖3 C8051F850 BLDC馬達參考設計框圖

該套件包括以下內容：

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

• 1個(gè)動(dòng)力系統板：MCRD-PWR-NLV-F85X

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

• 1臺電機安裝板

• 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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