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C8051F850：BLDC馬達參考設計

文章來源：更新時間：2014/8/14 15:04:00

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張代明 3003290139

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Silabs公司的C8051F85x/6x是嵌入高效增強性8051流水線架構CPU核的MCU，25MHzs時鐘和高達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，主要用在無刷DC馬車驅動、FTTH和FTTH網絡、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流水線架構CPU核，在1~2個系統時鐘循環中，可執行70％的指令。C8051F85x/6x系列通過集成先進的模擬、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架構還采用了專利的交叉架構，使開發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，簡化了PCB布線，較大限度地減少印刷電路板層，并最終縮短設計時間，降低了系統成本，使引腳可較佳使用。這些片上功能，使開發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馬達驅動系統模型圖

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（無需仿真器）

-具有斷點，單步，觀察/修改存儲器和寄存器

• 12位模擬-數字轉換器

-最多16個輸入通道

-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

-獨立的時鐘源看門狗定時器

• 2個模擬比較器

-可編程遲滯和響應時間

-可配置為中斷或復位源

-低電流

•通用的I/O

-最多18個引腳

- 5V容限

-交叉開關功能

•高速CIP-51微控制器內核

-高效，流水線指令結構

-高達25MIPS的吞吐量與25MHz時鐘

-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

•定時器/計數器和PWM

- 4個通用16位定時器/計數器

-16位可編程計數器陣列（PCA），三個通道的PWM，捕獲/比較或頻

率輸出能力，以及硬件毀掉/安全狀態的能力

•其他支持外設

- LFO獨立看門狗定時器的時鐘

- 16位CRC引擎

•唯一標識符

- 32位唯一鍵（為每個器件）

•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

•無刷直流電機

•電動工具

•小家電

•電池充電器

•光收發模塊（光纖到戶）

• FTTH（光纖到戶）網絡

•傳感器接口

•照明系統

•電機控制

•機頂盒

•步進電機

•投影機

C8051F850 BLDC馬達參考設計

Silicon Labs，C8051F850無傳感器無刷直流（BLDC）電機控制參考設計，是一個完備的電機控制解決方案，并具有產品質量硬件和軟件，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完整的系統級解決方案，適于無傳感器無刷直流電機，并為開發人員使用C8051F85x/6x系列產品，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個精確的內部參考電壓，2個模擬比較器與可編程遲滯和響應時間，以及3個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，可以加快設計時間。此外，其電機控制圖形用戶界面（Silicon Labs微調）可以進行實時控制和監控電機，同時也為用戶提供了控制和了解BLDC電機運行的靈活性。其工具、開發包、軟件庫和相關的環境，是無傳感器BLDC電機控制參考設計強有力的價值支撐。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傳感器，無刷直流（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200000轉（2極無刷直流電機）

•平均電流超過10A時，過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候，電機堵轉檢測功能停止電機。

•轉速頻率發生器（FG）輸出信號

該工具包旨在展示C8051F850的BLDC電機的運營能力。通過此MCU的BLDC電機運行所提供的特點是：

•比較器PWM同步消隱，用于反電動勢過零檢測

•自動減少PWM占空比，以限制啟動時的電機電流

• HYPERDRIVE模式，增加了一些電機的最大速度
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圖3 C8051F850 BLDC馬達參考設計框圖

該套件包括以下內容：

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

• 1個動力系統板：MCRD-PWR-NLV-F85X

• 1個BLDC電機：Turnigy 450系列3800kV，無刷馬達直升機

• 1臺電機安裝板

• 1個8位MCU工具包CD

• 1個12V，5A通用輸入電源適配器

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