C8051F850：BLDC马达参考设计_深圳市永阜康科技有限公司

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C8051F850：BLDC马达参考设计

文章来源：更新时间：2014/8/14 15:04:00

Silabs公司的C8051F85x/6x是嵌入高效增强性8051流水线架构CPU核的MCU，25MHzs时钟和高达25MIPS吞吐量，采用标准的8051指令集，闪存高达8kB，多达512B RAM。具有多达12路输入ADC，2个模拟比较器和片上调试，通信接口包括UART、SPI和I2C/SMBus，工作电压2.2V~3.6V，主要用在无刷DC马车驱动、FTTH和FTTH网络、传感器接口以及照明系统、机顶盒和投映仪。

C8051F85x/6x MCU适合于低内存、低引脚数的应用。这些MCU具有高效，增强型8051流水线架构CPU核，在1~2个系统时钟循环中，可执行70％的指令。C8051F85x/6x系列通过集成先进的模拟、数字、通信外设，以及精密振荡器，其功能密度达到了一个新的水平，并具有成本效益的QFN20（3mm×3mm），QSOP24和SOIC16封装。其MCU架构还采用了专利的交叉架构，使开发人员可以根据自己的需求选择外设和引脚布局，而不用担心预先设定的限制和引脚冲突，可以使用小引脚封装，简化了PCB布线，较大限度地减少印刷电路板层，并最终缩短设计时间，降低了系统成本，使引脚可较佳使用。这些片上功能，使开发人员能够较大限度地减少外部元件，显著降低了解决方案成本。

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图1 C8051F85x/6x框图
2.tif

图2 三相BLDC马达驱动系统模型图

C8051F85x/6x主要特性

•存储器

-最高8kB闪存

- Flash是在系统可编程的512字节
扇区

-最多512字节RAM（256+256）

•片上调试

-片上调试电路，可提供全速，非侵入式的在系统调试（无需仿真器）

-具有断点，单步，观察/修改存储器和寄存器

• 12位模拟-数字转换器

-最多16个输入通道

-最大200ksps 12位模式或800ksps 10位模式

-支持内部VREF或外部VREF

•内部低功耗振荡器

-校准至24.5MHz

-低电源电流

-±2％的精度（电源和温度）

•内部低频振荡器

- 80kHz的额定运行

-低电源电流

-独立的时钟源看门狗定时器

• 2个模拟比较器

-可编程迟滞和响应时间

-可配置为中断或复位源

-低电流

•通用的I/O

-最多18个引脚

- 5V容限

-交叉开关功能

•高速CIP-51微控制器内核

-高效，流水线指令结构

-高达25MIPS的吞吐量与25MHz时钟

-使用标准8051指令集

-扩展的中断处理程序

•通信外设

- UART

- I2C/SMBus

- SPI

•定时器/计数器和PWM

- 4个通用16位定时器/计数器

-16位可编程计数器阵列（PCA），三个通道的PWM，捕获/比较或频

率输出能力，以及硬件毁掉/安全状态的能力

•其他支持外设

- LFO独立看门狗定时器的时钟

- 16位CRC引擎

•唯一标识符

- 32位唯一键（为每个器件）

•电源电压

- 2.2V~3.6V

•封装选项

- 16引脚SOIC

- 20引脚QFN封装，3mm×3mm

- 24引脚QSOP

-可有裸片形式

-符合AEC-Q100标准

•温度范围：

-- 40℃~+125℃（-IX）和- 40℃~85℃

（-GX）

C8051F85x/6x 应用

•无刷直流电机

•电动工具

•小家电

•电池充电器

•光收发模块（光纤到户）

• FTTH（光纤到户）网络

•传感器接口

•照明系统

•电机控制

•机顶盒

•步进电机

•投影机

C8051F850 BLDC马达参考设计

Silicon Labs，C8051F850无传感器无刷直流（BLDC）电机控制参考设计，是一个完备的电机控制解决方案，并具有产品质量硬件和软件，可用于快速评估和成本效益的应用。本参考设计提供了一个完整的系统级解决方案，适于无传感器无刷直流电机，并为开发人员使用C8051F85x/6x系列产品，以及低成本BLDC电机控制解决方案提供了手段。

C8051F85x/6x系列是理想的微控制器，适用于参考设计。它具有12位模拟数字转换器，1个精确的内部参考电压，2个模拟比较器与可编程迟滞和响应时间，以及3个独立配置的增强分辨率的PWM通道和内置的硬件毁掉能力。

其电机控制源代码，可以加快设计时间。此外，其电机控制图形用户界面（Silicon Labs微调）可以进行实时控制和监控电机，同时也为用户提供了控制和了解BLDC电机运行的灵活性。其工具、开发包、软件库和相关的环境，是无传感器BLDC电机控制参考设计强有力的价值支撑。该参考设计可以使电机在5分钟之内旋转。

C8051F850的BLDC参考设计工具包，该设计套件提供了无传感器，无刷直流（BLDC）电机的，完整系统级解决方案。本应用包括了完整的原理图、PCB布局和固件。

马达参考设计主要特性

此工具包支持符合下列规格的3相BLDC电机：

•梯形反电动势

•最大工作电压10V~24V DC

• 24kHz的PWM频率

• 10A的最大平均电流

•最大速度不超过200000转（2极无刷直流电机）

•平均电流超过10A时，过电流检测功能使电机停止

•遇到电机堵转检测或极端负载的时候，电机堵转检测功能停止电机。

•转速频率发生器（FG）输出信号

该工具包旨在展示C8051F850的BLDC电机的运营能力。通过此MCU的BLDC电机运行所提供的特点是：

•比较器PWM同步消隐，用于反电动势过零检测

•自动减少PWM占空比，以限制启动时的电机电流

• HYPERDRIVE模式，增加了一些电机的最大速度
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图3 C8051F850 BLDC马达参考设计框图

该套件包括以下内容：

• 1个MCU板：MCRD-MCU-C8051F850与电机控制固件（预编程到MC）

• 1个动力系统板：MCRD-PWR-NLV-F85X

• 1个BLDC电机：Turnigy 450系列3800kV，无刷马达直升机

• 1台电机安装板

• 1个8位MCU工具包CD

• 1个12V，5A通用输入电源适配器