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版本号：V1.11
电机控制解决
方案
Motor Control Solution
---------基于 EG6831 的无感 BLDC 控制方案屹晶微电子有限公司 基于 EG6831 的无感 BLDC 电机控制方案
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目录
1 特征..................................................................................................................................................................... 2
2 技术参数............................................................................................................................................................. 2
3 无感 BLDC 控制原理........................................................................................................................................... 3
3.1 直流无刷电机驱动原理 .......................................................................................................................... 3
3.2 无感控制原理 .......................................................................................................................................... 4
4
电机库使用说明................................................................................................................................................. 6
4.1 电机控制核心库说明 .............................................................................................................................. 6
4.2 核心库程序运行流程 .............................................................................................................................. 7
4.3 电机参数配置 .......................................................................................................................................... 8
4.4 接口函数一览 .......................................................................................................................................... 9
4.5 故障码一览 ............................................................................................................................................ 10
4.6 用户增加 ADC 通道的说明.................................................................................................................... 11
5 方案实例........................................................................................................................................................... 12
5.1 吸尘器方案 ............................................................................................................................................ 12
5.2 电动剪刀 ................................................................................................................................................ 15
6 获取方案板与技术支持................................................................................................................................... 18屹晶微电子有限公司 基于 EG6831 的无感 BLDC 电机控制方案
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1 特征
基于 EG6831 和 EG1205 的无感 BLDC 控制方案，适用于电动园林剪刀、电动工具控制、吹风机、吸尘
器、电风扇、水泵等，EG6831 集成了高性价比 MCU 和驱动芯片，实现外围器件最小化。采用独创的控制
算法，实现无传感器 BLDC 电机的平顺启动、启动成功率高等优点。
2 技术参数
表 1.技术参数
参数名称
条件
最小
典型
最大
单位
输入电压
/
15
32
V
输入电流
/
10
A
输出功率
输入电压 DC30V
500
W
静态功耗
输入电压 DC25.2V
1.4
2
W
工作环境
/
-10
100
℃屹晶微电子有限公司 基于 EG6831 的无感 BLDC 电机控制方案
3 无感 BLDC 控制原理
3.1 直流无刷电机驱动原理
直流无刷电机它是根据转子的位置给对应的绕组通电，在每一个时刻只给定子绕组中的两相通电，这
样每相绕组导通 120 电角度。在一个电角度（360 度）周期可实现六种不同的激励组合，故而被称为方波
驱动或六步换相控制。六步换相驱动是一种三相 Y 型连接 BLDC 电机的常用方法。在六步换相中，如图 2
所示 BLDC 电机采用两相工作模式，任意时刻只有两相导通，另一相断开。究竟选择哪两相绕组导通是由
转子的位置决定，转子位置的感测可由位置传感器或位置观测器获得即有传感器方波驱动和无传感器方波
驱动。
图 3-1.六步换相拓扑图
霍尔 a、霍尔 b、霍尔 c 是三个霍尔传感器，安装在电机不同的位置，用来检测相对于三个绕组
（U/V/W）的转子位置。在电机运转过程中，当正向的磁感线穿过霍尔传感器，传感器输出“1”，反之，输
出“0”。由于 3 个霍尔传感器均匀安装在 360 度电角度，当电机运转一个电气周期（360）时，每个霍尔传
感器的电平会发生两次翻转，总共发生 6 次电平翻转，如图 3 所示由于传感器是均匀分布的，所以每次翻
转刚好相差 60 度电角度，这正是电机两次换相相差的电角度。通过不断读取霍尔传感器不同的电平翻转
时刻，然后给相应的绕组通电，电机就可以平稳的运转起来。
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图 1-2.霍尔信号时序图
3.2 无感控制原理
电机无感控制通过反电势控制电机换向能节省霍尔的成本和霍尔安装的成本。
在无刷电机转动时，每个绕组都会产生反电动势，根据楞次定律，反电势的方向与提供给绕组的主电
压相反。反电势主要取决于三个因素：转子角速度、转子磁体产生的磁场和定子绕组的匝数。
公式：反电动势 =（
E）∝ N*l*R*B*W
N 为每相绕组的匝数，l 为转子的长度，R 为转子的内径，B 为转子的磁场密度，W 为电机的速度。
由公式得知，在电机做定后，电机的绕组和转子是固定的，所以电机的反电动势和角速度有关，角速
度的提高，电机的反电动势也会相应的提高。无刷电机还可以通过反电动势来控制电机换向，这就是通常
说的无感控制。在霍尔信号发现变化的时候，悬空相的反电动势也会通过过零点。这就是无感控制中采样
过零点控制电机换向的原理。屹晶微电子有限公司 基于 EG6831 的无感 BLDC 电机控制方案
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图 3-3.霍尔与绕组反电动势
如上图所示在每一个区间（60 度电气角度）内对未通电相绕组上的反电动势电压进行检测。当反电动
势电压经过“中点”或“过零点”时，即检测到过零点发生。控制算法可知转子此时位于 60 度电气角度
区间的中点且距离下一次换相还有 30 度电气角度。定时器记录每个区间（60 度电气角度）的时间为
T60。当检测到过零点时，定时器将装载一个数值为 T60 的一半的设定值。定时器发生超时，将产生中断
并实现下一次换相。此种控制方法称为 BLDC 电机的无传感器控制。对于 BLDC 电机的无位置传感器控制，
有多种方法来检测转子的位置。本方案使用的是 BEMF 法即通过检测断开相的反电动势过零点来实现换
相。
在电机未启动的时候，反电势基本为零，这时是采集不到过零点的。因此，在电机从静止状态启动的
时候就必须先要将电机拖动起来后再用过零点控制，本方案采用高频注入（IPD）来判断电机的第一步的位
置后，再进行拖动。确定电机转子的初始位置后，由于此时定子绕组中的反电动势仍为零，所以必须人为
的改变电机的外施电压和换相信号，使电机由静止逐步加速运动，这一过程称为开环加速。屹晶微电子有限公司 基于 EG6831 的无感 BLDC 电机控制方案
4 电机库使用说明
4.1 电机控制核心库说明
电机驱动采用 lib 库文件的形式提供用户使用详情表 2，用户无需编写电机控制程序，直接调用库函数
就可以控制电机。并且支持过流保护，过压保护，欠压保护，过问保护，堵转保护等，用户只需通过接口
函数配置相应参数即可，详见表 4-2 及表 4-3.
同时提供 KEIL 工程实例，该工程使用电机控制核心库开发，包括了电机参数配置及用户自定义功能程
序，方便开发者上手。
其中 main.c 文件包括电机及控制参数配置、电机核心库初始，ui_task.c 为用户自定义程序文件，开发
者在这里调用核心库的函数来控制电机的具体运行，并且可以添加外围的其他功能。。
图 4-1 电机及控制参数配置
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表 4-1 库文件及资源占用说明
文件名
内容
外设资源占用
占用的中断
MCSDK_EG6831.lib
电机控制核心库
MCPWM
TIM0,TIM1,TIM2
ADC,OPA
GPIO:P0.9,P0.10,P0.12,P0.13,P0.14
P1.3,P1.4,P1.5,P1.6,P1.7,P1.8,P1.9
P2.9
ADC 中断
TIM0 中断
TIM1 中断
TIM2 中断
MCSDK_EG6831.h
电机控制核心库头文件
4.2 核心库程序运行流程
图 4-2.程序运行框图屹晶微电子有限公司 基于 EG6831 的无感 BLDC 电机控制方案
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4.3 电机参数配置
电机控制核心库的头文件里定义了电机及控制参数配置项，开发者只要根据下表配置好参数再调用初
始化函数就可以了。
表 4-2. 电机及控制参数表
参数名称
说明
hPIDKpGain
控制环比例系数，建议范围 10~2000
hPIDKiGain
控制环积分系数，建议范围 10~2000
hPIDKdGain
控制环微分系数，建议范围 0~500，电机控制一般微分参数为 0
hPIDGap
PID 调节精度，建议围 5~200，太多会使调速不正确
hPwmFreq
载波频率，建议为 8000-20000Hz，一般应用为 16000，具体可以看 MOS 的发热情
况来定
hDeadTime
死区时间，单位 ns，不可为零，不然 MOS 会造成不可逆的损坏。具体可以依据
MOS 的数据手册设置，或者依据经验值 600ns-1000ns 之间
hPolePairNum
电机极对数配置，用于计算电机转速
hStartupDuty
启动时的 PWM 占空比（建议<20%）
hSpeedUnit
转速单位，填写 1 配置为转/秒，填写 10 配置为转/10 秒，填写 60 配置为转/分钟
hMaxStallTimeMs
堵转保护时间阈值，单位 ms，切忌过大，以免发热导致硬件或电机不可逆的损坏
hTempBaseMV
NTC 在 25 摄氏度时采样到的电压，单位 mV
hTempGain
单位 mv/摄氏度，可计算或实际测量结果填写
hOvTempTh
温度保护阈值,负值表示不做温度保护，单位℃
hBusVoltage
正常供电电压，单位 0.1V，但如果供电电压有波动，可填写中间值
hOverVoltageTh
过压保护阈值，单位为 0.1V，填写该值不可低于 hBusVoltage 值
hOverVoltTime
过压保护时间，为触发过压保护等待时间，单位毫秒，填写 0 立即保护
hUderVoltageTh
欠压阈值，单位为 0.1V，填写该值不可高于 hBusVoltage_01V 值
hUnderVoltTime
欠压保护时间，为触发欠压保护等待时间，单位毫秒，填写 0 立即保护
hVoltageDividA
hVoltageDividA 与 hVoltageDividB 为分压电阻比例，根据硬件电路填写
采样电压值 Vfb=母线电压*hVoltageDividB/(hVoltageDividA+hVoltageDividB），注意
Vfb<3.6V，如果大于 3.6V 则被当作 3.6V 处理。
hVoltageDividB
hSampleResister
根据硬件电流采样电阻阻值填写，单位 mΩ
hLmtCurrentTh
限流阈值，单位 A，需小于 hOvCurrentTh1 和 hOvCurrentTh2
hOvCurrentTh1
过流保护阈值 1，单位 A
hOvCurrentTime1
过流保护时间 1，单位 ms，0 表示立即保护
hOvCurrentTh2
过流保护阈值 2，单位 A
hOvCurrentTime2
过流保护时间 2，单位 ms，0 表示立即保护屹晶微电子有限公司 基于 EG6831 的无感 BLDC 电机控制方案
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4.4 接口函数一览
表 4-3.接口函数
函数名称
说明
MC_Init
功能：初始化电控控制模块
参数：无
返回：无
MC_SetConfig
功能：设置电机参数及控制参数，该函数必须在 MC_Init 之后调用
参数：MCC_Handle,详细见表 2-4
返回：无
MC_GetSTMState
功能：获取当前电机运行状态
参数：无
返回：当前电机运行状态
MC_StartMotor
功能：启动电机
参数：无
返回：无
MC_StopMotor
功能：停止电机
参数：无
返回：无
MC_EbreakMotor
功能：电机电刹车
参数：无
返回：无
MC_GetCurReference
功能：获取当前参考值
参数：无
返回：当前电机控制的转速或功率参考，功率单位是 0.1w
MC_BeepExe
功能：让电机震动，从而发出声音
参数：hBeepFreq:震动频率；hBeepTimeMs:震动时间
返回：无
MC_SetReference
功能：设置控制参考值，包括转速或功率，其中功率单位是 0.1w
正值表示电机正转，负值表示电机反转
参数：hRef:参考值，
返回：无
MC_SetModality
功能：设置电机控制模式
参数：Modality: STC_SPEED_MODE(转速控制)，STC_TORQUE_MODE
（功率控制）
返回：无
MC_GetCommandState
功能：获取当前命令状态
参数：无
返回：控制器执行的最后一条 MC 命令的执行状态
（MCI_CommandState_t）
MC_GetMecSpeedAverage
功能：获取当前电机转速
参数：无
返回：电机转速
MC_GetBusCurrentAverage
功能：获取当前母线平均电流屹晶微电子有限公司 基于 EG6831 的无感 BLDC 电机控制方案
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参数：无
返回：母线平均电流
MC_GetPhaseCounter
功能：获取电机换相计数值
参数：无
返回：电机换相计数值
MC_SetPhaseCounter
功能：设置电机换相计数值
参数：计数值
返回：无
MC_GetTemp_C
功能：获取温度值
参数：无
返回：温度值（摄氏度）
MC_SetEleBreakDuty
功能：设置电刹车力度
参数：力度，0-100，100 表示最大刹车力度
返回：无
MC_SetPwmDuty
功能：设置 PWM 占空比
参数：占空比，0-100（0~100%）
返回：无
MC_GetOccurredFaults
功能：获取之前发生过的全部故障码
参数：无
返回：故障码（参考表 4）
MC_GetCurrentFaults
功能：获取当前发生的故障码
参数：无
返回：故障码（参考表 4）
MC_AcknowledgeFault
功能：强制消除当前全部故障
参数：无
返回：无
4.5 故障码一览
故障码由一个 16 位的数据表示，每一位表示一个故障。比如 0x0004 表示欠压，0x0008 表示过温，则
0x000c 表示欠压+过温。
表 4-4.故障码
故障码
说明
0x0002
过压保护
0x0004
欠压保护
0x0008
过温保护
0x0010
启动失败
0x0020
转速突变或转速不稳定
0x0040
硬件保护
0x0080
软件错误
0x0400
过流保护
0x1000
电机堵转保护屹晶微电子有限公司 基于 EG6831 的无感 BLDC 电机控制方案
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4.6 用户增加 ADC 通道的说明
由于电机控制库占用了 ADC 的 4 个通道，所以用户的应用程序如果需要使用到 ADC，则必须采用下面
的方法来增加 ADC 通道，否则会与库程序原来的采样逻辑相冲突，引起电机运行异常。
// 增加 ADC 通道
void UI_AddAdcChannel(void)
{
ADC_Cmd(ADC, DISABLE); // 先关闭 ADC
ADC->AMC=0x200;
ADC->DC=0x0;
ADC->CHNT0 = 6;
// 增加两个 ADC 通道，总 ADC 转换通道数=6（其中 4 个是电机控制用）
ADC->CHN1 = 0x0084;
// 增加 ADC_CH4(SPEED)作为第 5 个采样通道,ADC_CHB8(COM)作为第 6 个
采样通道
ADC_Cmd(ADC, ENABLE);
// 启动 ADC
}
上面代码的具体涵义，可以查阅“EG683x_集成驱动电机控制专用 MCU_User_Manual”的相关内容。
注意，由于 ADC 中断被电机控制库占用，所以用户程序不能使用 ADC 中断服务程序处理采样数据。屹晶微电子有限公司 基于 EG6831 的无感 BLDC 电机控制方案
5 方案实例
5.1 吸尘器方案
 适配电机规格：V45、V55、V65 等常见吸尘器直流无刷电机
 最大输出功率：300W
 最大输入电流：10A
 输入电压范围：15V-32V
 静态功耗：＜2W
 接口：调速挡位接口、串口通讯
 转速：最大 100,000/RPM（电机极对数 1）
 PCB 尺寸：控制板长宽 55mm*55mm，元器件高度 19mm
图 5-1 吸尘器 DEMO 板原理图
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图 5-2. 吸尘器 DEMO 板 PCB
表 5--1 方案元器件列表
序号 位号
数
量
描述
型号/数值 规格
封装
1
C3,C4,C5,C12
4
贴片陶瓷电容
1nF
10%, 50V
0603
2
C1,C26
2
贴片陶瓷电容
0.1uF
10%, 50V
0603
3
C16,C17
2
贴片陶瓷电容
1uF
10%, 25V
0603
4
C9,C10,C11
3
贴片陶瓷电容
4.7uF
10%, 25V
0805
5
C6,C8,C13,C14
4
贴片陶瓷电容
10uF
10%, 25V
0805
6
C7
1
贴片陶瓷电容
10uF
10%, 35V
1206
7
C2
1
插件电解电容
330uF/35V 20%, 35V
D10_H1
6_P5
8
R4,R5,R6,R18,R19,R20
6
贴片电阻
20Ω
5%
0603
9
R1
1
贴片电阻
51Ω
5%
0603
10
R29,R30
2
贴片电阻
100Ω
5%
0603
11
R31,R32
2
贴片电阻
100R/1%
1%
0603
12
R3,R12,R13,R14
4
贴片电阻
1K
5%
0603
13
R11,R25,R26,R27
4
贴片电阻
1K/1%
1%
0603
14
R34
1
贴片电阻
3K
5%
0603
15
R8,R9,R10,R21,R35,R36,R37,R38 8
贴片电阻
10K
5%
0603
16
R7,R22,R23,R24
4
贴片电阻
10K/1%
1%
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R2
1
贴片电阻
20K
5%
0603
18
RS1
1
贴片电阻
2mΩ
/2512
1%
2512
19
RT1
1
贴片 NTC 热敏电
阻
10K
1%
0805
20
LED1
1
发光二极管
0603-R
红色高亮
0603
21
U4
1
双电源电压调节
芯片
EG1205
输出 12V
100mA、5V
100mA
ESOP-8
22
U5
1
集成驱动电机控
制芯片
EG6831
QFN48
G
23
Q1
1
贴片 PNP 三极管 2N3906
40V 200mA
SOT-23
24
V1,V2,V3,V5,V6,V7
6
nMOS 管
NCEP6055 GU
60V 55A
6.5mΩ
DFN5X6
-
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5.2 电动剪刀
 适配电机规格：电动剪刀直流无刷电机
 最大输入电流：60A
 输入电压范围：15V-32V
 静态功耗：＜2W
 接口：调速挡位接口、串口通讯
 转速：最大 20,0000/RPM（电机极对数 2）
 PCB 尺寸：控制板长宽 40mm*50mm，元器件高度 19mm
图 5-3 电动剪刀原理图
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图 5-4 电动剪刀 PCB
表 5-2 电动剪刀 BOM
序号 位号
数量
描述
型号/数值
规格
封装
1
C1
1
贴片陶瓷电容
10uF/50V
10%, 50V
C1206
2
C2
1
贴片陶瓷电容
0.1u
10%, 50V
C0603
3
C3,C4,C5
3
贴片陶瓷电容
10uF
10%, 50V
C1206
4
C6,C7,C8
3
贴片陶瓷电容
1uF
10%, 50V
C0805
5
C9,C10,C11,C12
4
贴片陶瓷电容
1nF
10%, 50V
C0603
6
C13
1
贴片陶瓷电容
1uF
10%, 50V
C0603
7
C14
1
贴片陶瓷电容
10uF
10%, 50V
C0805
8
C15
1
贴片陶瓷电容
0.1uF
10%, 50V
C0603
9
D3,D4,D5,D6
4
贴片 LED
LED-0603
LED0603
10
D7,D8
2
贴片二极管
1N4148
SOD-123
11
H1,H2
2
排插 1x4
HDR-F-
2.54_1x4
HDR-F-
2.54_1X4
12
H3
1
排插 1x3
HDR-F-
2.54_1x3
PH2.0-3P
13
KEY1
1
贴片按钮
K2-3.6×
6.1_SMD
SW-SMD_4P
L5.1-W5.1
14
Q1
1
三极管
2N3906
SOT-23-
3_L2.9-W1.6
15
R1
1
贴片电阻
10k
1%
R0603
16
R2,R3,R4,R6,R7,R8
6
贴片电阻
15R
5%
R0603
17
R5
1
贴片电阻
1k
1%
R0603屹晶微电子有限公司 基于 EG6831 的无感 BLDC 电机控制方案
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R9,R10,R13,R23
4
贴片电阻
1k
5%
R0603
19
R11
1
贴片电阻
20k
5%
R0603
20
R14,R15
2
贴片电阻
100R
1%
R0603
21
R17,R18,R19
3
贴片电阻
10k
1%
R0603
22
R20,R21,R22
3
贴片电阻
1k
1%
R0603
23
R24
1
贴片电阻
51R
5%
R0603
24
RS1
1
合金电阻
2mΩ
R2512
25
RT1
1
贴片热敏电阻
10KΩ
R0603
26
U1
1
LDO 芯片
EG1205
ESOP8
28
U2
1
MCU
eg6831
QFN48_0.4_6
X6
29
V1,V2,V3,V4,V5,V6
6
nMOS 管
NCEP3090
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6 获取方案板与技术支持
 屹晶微淘宝样品店：https://egmicro.taobao.com/
 方案板资料链接：https://www.egmicro.com/
 如在使用与测试中有任何疑问，请联系技术支持
 联系电话：0576-88205536
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