Cómo controlar el BLDC

Estructura de los motores sin escobillas
Primero, introduzcamos algunos conceptos. El número de ranuras N y el número de polos P en un motor sin escobillas. El número de ranuras N se refiere al número de polos del electroimán en el estator, y el número de polos P se refiere al número de polos magnéticos en el rotor. El motor 3N2P más simple es un motor sin escobillas con tres polos de bobina en el estator y dos polos magnéticos en el rotor. El diagrama esquemático de la estructura del estator de un motor sin escobillas 3N2P es el siguiente:

El estator tiene tres conjuntos de bobinas: A, B y C. Un extremo de las tres bobinas está conectado a un punto común, y del otro extremo salen tres cables (a, b y c). Al colocar un imán como rotor en el centro, se forma la estructura más simple de un motor sin escobillas, como se muestra a continuación.
Por supuesto, este es solo el motor más simple de 3 ranuras y 2 polos. Los motores más comunes aumentan el número de ranuras y polos para una rotación más suave y un mayor par. La conexión de las bobinas puede ser en estrella o en triángulo. Asimismo, según la estructura mecánica, independientemente de si el rotor está dentro o fuera del motor, se pueden dividir en motores de rotor externo y motores de rotor interno.

Principio de accionamiento de los motores sin escobillas
Tras comprender la estructura del motor sin escobillas, ¿cómo gira? Tomemos como ejemplo el motor sin escobillas 3N2P más simple. Supongamos que conectamos inicialmente la fuente de alimentación positiva al terminal a, la fuente de alimentación negativa al terminal b y dejamos el terminal c suspendido. Entonces, el campo magnético generado por la bobina A se dirige hacia la esquina superior izquierda, el campo magnético generado por la bobina B se dirige hacia arriba y la suma vectorial de los campos magnéticos se dirige hacia la esquina superior izquierda. Bajo la acción de los campos magnéticos de las bobinas A y B, el imán del rotor girará en la dirección que se muestra en la figura:
A continuación, conectamos la fuente de alimentación positiva al terminal c, la negativa al terminal b y dejamos el terminal a suspendido. Entonces, la suma vectorial de los campos magnéticos se dirige hacia la esquina superior derecha, y el imán del rotor rotará de la posición 1 a la 2 en la siguiente figura:
De forma similar, en la secuencia subsiguiente de c+a-, a-b+, b+c-, c-a+, a+b-, b-c+ para la alimentación, el imán del rotor puede girar circularmente. Tras cada seis conmutaciones de corriente, el rotor gira una vuelta. Dado que las tres bobinas están separadas 120°, no es difícil concluir que, cuando dos bobinas conducen simultáneamente, el par es √3 veces mayor que el de una sola bobina.
En el método de conducción descrito, se conducen dos bobinas a la vez, por lo que se denomina modo de conducción de "conducción dos-dos". También existe un modo en el que se conducen tres bobinas simultáneamente, llamado modo de conducción de "conducción tres-tres". Por ejemplo, cuando la tensión aplicada está en el estado a+bc-, dado que las tres bobinas generan campos magnéticos, el imán del estator girará a la posición que se muestra en la siguiente figura (el polo N está directamente opuesto a la bobina A):
Además, dado que la corriente en la bobina A es igual a la suma de las corrientes en las bobinas B y C, el par total es 1,5 veces el par de la bobina A. Es fácil analizar que el modo de conducción "tres-tres" también requiere seis pasos para completar una rotación. Si controlamos la tensión de la bobina en secuencia según a+bc-, a+b-c+, ab-c+, a-b+c+, a-b+c-, a+b+c-, el estator también puede girar.

Circuito de accionamiento de motores sin escobillas
Anteriormente, analizamos cómo hacer girar un motor trifásico sin escobillas. En esencia, se trata de aplicar voltajes positivos y negativos a los terminales de salida de las tres bobinas, respectivamente. Generalmente, se puede utilizar un circuito trifásico de puente completo de seis brazos, como el siguiente:
Por ejemplo, en la figura anterior, si Q1 y Q4 están activados y los demás no, la corriente fluirá desde Q1 a través del devanado de fase U y luego desde el devanado de fase V hasta Q4. De esta manera, se energiza una bobina. De igual manera, al activar Q5Q4, Q5Q2, Q3Q2, Q3Q6 y Q1Q6 en secuencia, se completa el modo de funcionamiento de 6 pasos de "conducción dos-dos". De igual manera, el puente completo trifásico también puede alcanzar el modo de control de "conducción tres-tres".
El circuito de puente completo anterior es solo una introducción teórica. En aplicaciones prácticas, durante el control, los transistores MOS superior e inferior del mismo brazo del puente no deben activarse simultáneamente, ya que de lo contrario los dispositivos se quemarán. Podemos desactivar primero el transistor MOS del brazo superior del puente y luego activar el del brazo inferior (o viceversa), lo que evita el tiempo de conducción simultáneo de los transistores MOS superior e inferior. Esta diferencia de tiempo se denomina generalmente tiempo muerto. Muchas ondas PWM emitidas por los MCU permiten controlar la duración del tiempo muerto, lo cual resulta conveniente para nuestro diseño.