一個默默耕耘的工程師…
1.優點
無刷直流電機的優點：受命長，效率高，可以通大電流，也沒有電磁干擾。
2.原理
定子上面繞有線圈，並且將三根線向外引出(無刷直流電機一般都是三相的，相數越多，轉子和定子之間就越平滑，但驅動器需要的電子器件就需要越多，系統複雜性和成本也就越高，而三相，在成本和平滑性上都滿足我們的要求，所以市面上的絕大部分無刷直流電機都是三相的)，轉子是一個永磁體，定子的線圈產生磁場，該磁場會推動/吸引轉子的磁場(類似於指南針原理)，從而讓轉子轉動。
怎麼讓定子上的線圈產生切合時機(切合時機的意思是，剛好和轉子中的永磁體產生推動/吸引轉子的磁場的效果，相斥就會推動轉子轉動)的磁場呢？ 此時需要霍爾元件，用霍爾來感應轉子的位置，MCU得到轉子的位置後，再來決定定子的三根線需要如何導通。
三根線如何導通？不是直接和MCU相連，而是，MCU和電機驅動器相連，電機驅動器上面有6個CMOS管，MCU主要通過霍爾採集的位置信息，來導通驅動器中的CMOS管，CMOS再控制電機轉動。驅動器也稱爲三相橋式電路。通過橋式電路的裂變產生一個波形來控制電機的運轉。
- 模型示意圖
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驅動器上直接使用三個來控制，脈動會比較大，所以一般是使用6個管子來控制。使用6個管子，也可以讓電流反過來流(最大的好處)。即用6個MOS管組成三相橋。如下圖所示，V1和V4組成一個橋臂，V1稱爲上橋臂，V4稱爲下橋臂。V3和V6組成一個橋臂，V5和V2也組成一個橋臂。
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電子開關器件有很多，由於我們對電流和電壓有很大的要求，即大功率，所以一般選用MOS管。
2.1.定子磁場方向
從上圖可以看出，從a->b->c->d->e->f，定子的磁場方向剛好旋轉一週，稱爲一個電週期，每次轉60°。定子上面繞組的電一共切換了6次。也就是說，只要人爲的讓六個管子分別導通(每次只導通兩個管子)，就能控制轉子的轉動。怎麼知道需要導通哪兩個管子呢？就需要霍爾採集的轉子的位置信息了。
定子旋轉的磁場會拉着轉 子一起旋轉，即定子的旋轉磁場的旋轉和轉子的旋轉是一樣的。
總結：
馬達旋轉一週，開關管切換了6次。
AB通電時，根據右手定則，磁力線的方向是從下到上的，即下面是N，上面是S，轉子會發生旋轉，注意，不是轉子完全垂直時(轉子的N和定子的N重合，S和S重合)才導通AC，而是轉過60°就立馬導通AC，這稱爲提前換向，可以使定子對轉子的力最大。
霍爾一般是安裝在兩繞組之間，在上圖的環的線位置就是霍爾的安裝位置。一般是有幾相，就用幾個霍爾，三相就需要三個霍爾。
2.2.霍爾的安裝位置
霍爾元件的安裝一般有兩種方式，120°(霍爾與霍爾之間，間隔了120°)和60(霍爾與霍爾之間間隔了60°)°。如上圖所示，是以60°方式安裝。
要注意，定子中的線圈繞組是三對，也就是三相，但每一個可以設計成多個齒，譬如一項有3個齒，三相一共就有9個齒。齒數必須是3個倍數，如果是不是3的倍數，譬如一共有13個齒，安裝霍爾時，就不對稱，不對稱會導致電機震盪，噪音也會比較大。
2.3.60°安裝狀態
一個霍爾有兩種狀態，霍爾對準N，輸出高，對準S，輸出低(霍爾的輸出只有0或1)。3個霍爾，一共有8種狀態，但我們只使用了其中的6種狀態，如果下圖所示。
2.4.120°安裝狀態
因爲一個電週期有6個狀態，定子有3相線圈繞組，並且3個繞組有一個端是連在一起的，另外一端直接引出，有點像一顆星星，這種無刷馬達的控制控制方式稱爲兩輛導通星形三項六狀態。
BLDC/三相直流無刷馬達的控制方式：兩兩導通星形三相六狀態。
- 兩兩導通：指每一時刻，都有兩相導通，另一相空閒。
- 星形：指定子繞組的連接方式。
- 三相：指定子有三個繞組。
- 六狀態：指一個電週期爲6個狀態。
2.5.霍爾元件數目的確定
有多少相，就需要多少個霍爾元件，一般的BLDE都是三相的，所以需要三個霍爾元件。
2.6.霍爾元件相隔的位角度
有兩者位角度，一種是60°，兩一種是120°。
具體使用哪一種，取決於定子的磁極對數和齒槽個數。大部分都是120°安裝，某些特殊的使用60°安裝。 可以裝在齒的中間或是槽的中間。拿到一個BLDE電機時，需要確定霍爾的安裝位置，一般馬達廠會告知。
3.BLDC的參數
(1)輸入功率和輸出功率：輸出功率是直接給負載使用的；輸入功率也就是PCB板的輸出功率。
(2)PCB輸出的電壓：電機驅動器輸出的等效電壓。
(3)PCB輸出的電流：同上。
(4)轉速：航模中使用的是高轉速電機，但需要扭矩比較小，電動自行車使用的是低轉速電機，但扭矩需要比較大。馬達的功率與電機的轉速和扭矩有關係，功率P = 扭矩 * 轉速 * 係數。BLDE有扭矩型的，也有轉速型的，高轉速的馬達，扭矩一般比較小，低轉速的馬達，扭矩一般比較大。
(5)轉矩：在功率不變的情況下，轉速越高，轉矩/扭矩越大；轉速越低，轉矩/扭矩越大。
4.驅動器
BLDC驅動器分爲方波控制驅動器(電動車上大部分使用這種)和正弦波控制驅動器(汽車上大部分使用這種)。
(1)方波控制方式相對比較簡單，正弦波方式比較複雜。
(2)對於位置要求不是很嚴格，可以使用方波，如果對位置要求比較嚴格，就必須使用正弦波。
(3)方波控制器比較簡單，控制算法也不會特別難。
所以市面上大部分都是使用方波控制器，對於一些高要求的，對位置要求非常精確的才使用正弦波。這裏的方波和正弦波指的是馬達的反電動勢的波形。
這裏所說的方波，嚴格意義上來說是一個梯形波。
反電動勢爲方波的又稱爲方波馬達，反電動勢爲正弦波的稱爲正弦波馬達。
馬達的反電動勢是怎麼產生的？
定子中的線圈繞組通電，產生磁場，旋轉的磁場會拉着轉子運動。轉子是一個永磁體，也有磁力線，轉子轉動的過程同時也在對定子的線圈繞組做磁力線的切割，從而會在定子的線圈繞組上產生一個電勢(磁力線切割線圈，會在線圈上產生電流，線圈自身有電阻，就類似於在線圈兩端產生一個電壓，即電勢)，這個電勢就稱爲反電動勢，這和自感是完全不同的概念。
5.方波控制驅動器
方波控制驅動器分爲有位置傳感器控制和無位置傳感器控制。
- 有位置：通過霍爾元件來獲得當前轉子的位置，從而確定需要導通哪兩個管子。
- 無位置：需要通過反電動勢進行預估來確定當前轉子的位置，從而確定需要導通哪兩個管子。
對於風機或是空調的壓縮機而言，由於需要比較高的轉速，這種情況一般使用無位置傳感器的控制方式。而對於電動自行車或電動汽車，由於他們是低轉速的，需要的扭矩也比較大，一般使用有位置傳感器的控制方式，如果使用無位置牀傳感器的控制方式，會出現啓動不可靠的問題。
即有位置傳感器適用於低轉速高扭矩的場合，無位置傳感器適用於高轉速低扭矩的場合。
6.三相直流無刷馬達-有位置的驅動方式
MCU控制霍爾元件採集當前轉子的位置，從而決定需要導通哪兩個管子。IGBT的作用：因爲MOS管的導通電壓最少需要5V，而單片機的引腳一般只能輸出3.3V，不足以導通MOS管，所以需要一個電平轉換電路，IGBT就是起電平轉換的。 一般使用15V電壓來驅動MOS管的門基。即左邊輸出的3.3V的PWM波形，右邊的就是15V的PWM波形。
- 霍爾60°安裝導通相序圖：
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注意：
Q1和Q0是一組橋臂，同一時刻，Q1和Q0只能有一個導通，如果都導通，就直接將電機短路了。Q3和Q2同理，Q5和Q4同理。也就是說，同一時刻，所有上橋臂只能有一個導通，所有下橋臂只能有一個導通。
這裏的PWM的作用：對電機進行調速。不同的佔空比輸出的電壓不同，從而達到調速的效果。 如果不用PWM，而是直接導通MOS管，此時電機是工作在全速狀態下的；也可以直接改變DC+處的電壓，從而達到調速的效果，但由於直流電壓一般是穩定的，不好調節，除非做一個可以調壓的開關電源，但成本非常高，所以一般都是直接改變門級電壓來達到調試效果。在每一個狀態裏面加一個PWM波。要注意，序號1使用PWM波導通時，其他序號的管子是關斷的，可以不用通PWM，所以只需要研究六狀態裏面的其中一種狀態，在該狀態下加PWM波的情況即可，不用研究所有的狀態。
轉子的旋轉和定子磁場的旋轉是同步的。
序號1導通之後，如果直接導通序號2，會導致電機失步。序號6之後，就進入了下一個週期，即接下來導通序號1。
7.驅動器電路設計
整個驅動器電路分爲以下幾個部分：
(1)橋式電路(也稱爲裂變電路)。
(2)霍爾的採樣電路。
(3)預驅動電路：橋式電路前面的電路，即IGBT電路，主要用於電平轉換。
(4)MCU部分。
(5)電路檢測電路。