四軸飛行器三相六臂全橋驅動電路

　　無刷直流電機驅動控制採用三相六狀態控制策略，功率管具有六種觸發狀態，每次只有兩個管子導通，每60°電角度換向一次，若某一時刻AB 相導通時，C 相截至，無電流輸出。單片機根據檢測到的電機轉子位置，利用MOSFET的開關特性，實現電機的通電控制，例如，當Q1、Q5 打開時，AB 相導通，此時電流流向為電源正極→Q1→繞組A→繞組B→Q5→電源負極。類似的，當MOSFET 打開順序分別為Q1Q5，Q1Q6，Q2Q6，Q2Q4，Q3Q4，Q3Q5時，只要在合適的時機進行準確換向，就可實現無刷直流電機的連續運轉。

　　反電勢過零檢測

　　無刷直流電機能夠正常連續運轉，就要對轉子位置進行檢測，從而實現準確換向。電機轉子位置檢測方式主要有光電編碼盤、霍爾傳感器、無感測量三種方式。由於四軸飛行器無刷直流電機要求系統結構簡單、重量輕，因而採用無位置傳感器的方式，利用第三相產生的感生電動勢過零點時刻延遲30°換向。雖然該方法在電機啟動時比較麻煩，可控性差，但由於電路簡單、成本低，因而適合於在正常飛行過程中不需要頻繁啟動的四軸飛行器電機。

　　由於無刷直流電機的兩相導通模式，因而可以利用不導通的第三相檢測反電勢的大小。如圖2反電勢檢測電路，中性點N 與單片機的AIN0 相接，Ain，Bin，Cin分別接單片機的ADC0，ADC1，ADC2.不停地比較中性點N電壓與A，B，C三相三個端點電壓的大小，以檢測出每相感生電動勢的過零點。ATMEGA16單片機模擬比較器的正向輸入端為AIN0，負向輸入端根據ADMUX寄存器的配置而選擇 ADC0，ADC1，ADC2，從而利用了單片機自帶的模擬比較器的復用功能。當A，B相通電期間，C相反電勢與中性點N進行比較，類似的，就可以成功檢測出各相的過零事件。

　　

　　圖2 反電勢檢測電路

　　電機的反電勢檢測出來後，就可以找到反電勢的過零點，在反電勢過零後延遲30°電角度進行換向操作。

　　驅動電路採用三相六臂全橋電路，MOSFET 作為開關元件，利用ATmega 16 單片機作為控制晶片，反電勢過零檢測以及軟體啟動的控制方式，並延遲30°進行換向。正常啟動後，單片機輸出PWM 實現無刷直流電機轉速調節。同時設計了電壓、電流監測電路，保證系統安全，因而，該系統能夠正常驅動無位置傳感器無刷直流電機，並且能夠應用於四軸飛行器。