国产无刷电机控制方案解析：纳芯微NSUC1610控制器与MT6701霍尔传感器组合应用
无刷直流电机（BLDC，Brushless DC Motor）因其出色的性能和可靠性，已成为众多工业及消费电子领域的核心驱动元件。它结合了直流电机的调速优势与交流电机的机械稳定性，通过电子换向取代传统碳刷结构，具备低速大扭矩、高能效、长寿命及低噪声等特性。广泛应用于汽车电子、工业自动化和家用电器等多个领域。
电机控制方案详解
为满足BLDC的高性能控制需求，纳芯微提供了NSUC1610控制器与MT6701霍尔传感器的组合方案。该组合在成本控制、精度和稳定性方面表现出色，适用于多种电机控制场景。
核心硬件组成及关键参数
1、控制器：纳芯微NSUC1610
NSUC1610是一款集成了4路半桥驱动器的专用电机控制芯片，能够直接驱动无刷直流电机，无需额外驱动模块，有效节省系统成本。其主要性能参数如下：- 控制模式：支持有传感器（如霍尔传感器）与无传感器两种控制方式，具备良好的适配性和灵活性。
- 处理器架构：搭载ARM Cortex-M3 32位内核，配备64KB Flash、4KB SRAM和512B EEPROM，满足程序存储与数据处理需求。
- 时钟与电压：支持32MHz高精度振荡器和35KHz低功耗时钟；工作电压范围覆盖多种供电场景。
- 外设与通信：包含12位ADC、3个BEMF比较器、LIN2.2通信模块及4路半桥输出，具备高可靠性。
2、霍尔传感器：纳芯微MT6701
MT6701采用差分水平霍尔磁感应技术，能够实现0至360°全角度检测，角度精度小于±1°。该传感器支持I²C、SSI、ABZ、UVW等多种接口，具备良好的适应性，同时在高转速和抗干扰能力方面表现突出。- 性能指标：最高支持55000RPM转速，传播延迟低至5μs，工作电流典型值14mA。
- 接口多样性：支持模拟/PWM输出及Z轴按键功能，适配多种控制需求。
- 封装与温度范围：采用SOP-8与QFN3x3-16L封装，工作温度为-40~125℃。
控制特性与性能表现
NSUC1610与MT6701的组合具备显著的控制优势。NSUC1610内置BEMF比较器，支持无传感器控制，提升电机效率并减少损耗；MT6701提供5μs低延迟角度输出，确保闭环控制的实时性。
- 支持宽速度范围闭环控制，兼容霍尔信号与BEMF信号两种控制方式。
- 12位ADC可快速采集电压与电流信号，配合过压、欠压及热关断保护，提升系统安全性。
无负载波形特性
在无负载条件下，电机在不同转速区间（5000RPM、10000RPM、15000RPM、20000RPM）运行时，相电压与相电流波形稳定对称，展现出良好的电气一致性与稳定性。电压量程为5V/div，电流量程为500mA/div，时间基准根据转速设定（5ms/div或2ms/div）。
电机对托实验结果
实验模拟实际应用场景，逐步增加扭矩，测试其对相电压、电流、效率及转速的影响。结果表明：
- 随着扭矩增加，转速呈下降趋势，扭矩-转速曲线保持良好线性。
- 国产Novosns方案效率峰值为75%，Maxon方案为76%，二者效率相当。
- 相电压与相电流随负载增加平稳上升，验证了系统在不同工况下的稳定性。
电机控制核心产品介绍
（一）NSUC1610控制器
NSUC1610是一款高度集成的电机控制处理器芯片，适用于小功率电机驱动，兼容有刷电机、无刷电机及步进电机。其主要优势包括：
- 符合AEC-Q100汽车电子标准，工作温度范围为-40℃~150℃。
- 集成多种保护功能，如过压保护、欠压检测、热关断，I/O端口支持5V耐压。
- 基于ARM Cortex-M3内核，采用哈佛架构，提高数据与地址总线传输效率。
- 采用QFN32封装，支持多种封装配置。
（二）MT6701霍尔传感器
MT6701是一款基于差分水平霍尔磁感应原理的角度检测传感器，内部集成两组90°差分霍尔电桥，实现对Z轴磁场的高精度检测。主要特性包括：
- 提供ABZ、UVW等多种增量输出接口，适用于替代光电编码器与开关霍尔。
- 支持I²C、SSI等数字接口，兼容14位绝对角度输出。
- 内置EEPROM，支持参数编程与存储。