🛠 Control de Motor BLDC con HPM5100

Objetivos

Este tutorial tiene como objetivo configurar el HPM5100 para generar señales PWM trifásicas para el control de motores sin escobillas (BLDC). Aprovecharemos la capacidad nativa del microcontrolador para integrar la conversión analógica y la protección de potencia, reduciendo la necesidad de componentes externos. El objetivo es comprender la interacción entre el generador PWM y las entradas analógicas dedicadas.

Hardware Necesario

• Tarjeta de desarrollo HPM5100 (paquete QFN o LQFP).
• Un motor BLDC trifásico (o carga resistiva equivalente para pruebas iniciales).
• Un puente de potencia trifásico compatible (MOSFETs o IGBTs).
• Un osciloscopio para visualizar señales.
• Fuente de alimentación externa para el motor (voltaje compatible con el motor).
• Cableado de potencia y control.

Pasos

1. Configuración del Entorno: Asegure que el SDK HPMicro (versión 1.13.0+) esté instalado y que el compilador RISC-V sea accesible.
2. Inicialización del Módulo PWM: En su código, configure los 6 canales PWM principales necesarios para un puente trifásico (H1, H2, H3, L1, L2, L3). El HPM5100 ofrece 32 canales, lo que proporciona gran flexibilidad. Configure la frecuencia de conmutación (por ejemplo, 20 kHz) y el modo de generación de onda (centrada o por borde). Utilice comandos de bajo nivel del controlador PWM del SDK para establecer el registro de período y los registros de comparación.
3. Configuración de Conmutación: Implemente una secuencia de conmutación lógica (salto de sector) para alimentar las fases en el orden correcto. Puede usar la función de captura de entrada si hay sensores Hall, o generar control sin sensor basado en la fuerza contraelectromotriz (BEMF).
4. Uso de Periféricos Analógicos: Configure uno de los cuatro ADC SAR de 16 bits para leer la corriente de fase o el voltaje del bus DC. El HPM5100 permite muestreo a 2 MSPS, suficiente para bucles de control rápidos. Habilite uno de los amplificadores operacionales PGA para amplificar la señal de shunt de corriente antes del ADC, eliminando la necesidad de un amplificador externo.
5. Protección y Seguridad: Configure los comparadores analógicos integrados para monitorear sobrecorrientes. Si el voltaje a través del shunt supera un umbral, el comparador puede activar una interrupción o deshabilitar el PWM a través del módulo de protección de hardware, asegurando la seguridad del motor.
6. Compilación y Grabado: Compile el proyecto y transfiera el binario a la tarjeta HPM5100 a través de la interfaz USB OTG o JTAG.

Verificación

Abra un osciloscopio y conecte las sondas a las salidas de comando de los MOSFETs (H1 a L3). Debería observar señales PWM al 50% de ciclo de trabajo (o según su configuración) con tiempo muerto insertado automáticamente si está configurado. Verifique que las señales no se superpongan. Mida el voltaje de salida del PGA en la entrada ADC para confirmar que la señal está correctamente amplificada y centrada. Si el motor gira, mida la corriente con una pinza amperimétrica para confirmar la regulación.

Para ir más Allá

Explore el uso de CAN FD (8 Mbps) para enviar datos de telemetría del motor a una PC. Integre FreeRTOS para gestionar la tarea de control en tiempo real junto con la comunicación USB. Pruebe el modo de alto rendimiento (480 MHz) para aumentar la frecuencia del bucle de control de corriente.