直流无刷电机国产控制方案解析——NSUC1610控制器与MT6701霍尔传感器组合

直流无刷电机国产控制方案解析——NSUC1610控制器与MT6701霍尔传感器组合

无刷直流电机（BLDC）因其结构紧凑、调速性能优异、可靠性强，已成为汽车、工业自动化和家用电器等领域的重要驱动装置。该类电机通过电子换向替代了传统碳刷结构，具备低速大扭矩、体积小、寿命长、效率高、噪音低及良好的转速-转矩特性。

电机控制方案详解

（一）核心硬件配置与关键参数

1、单控制器方案：NSUC1610

NSUC1610是一款集成四路半桥驱动器的专用电机控制芯片，可直接用于BLDC电机驱动，无需外置驱动模块，大幅降低了系统成本。其主要特性包括：

• 控制模式：支持有传感器（如霍尔传感器）和无传感器两种控制方式，适用于多种应用场景。
• 核心架构：内置ARM Cortex-M3 32位内核，集成64KB Flash、4KB SRAM和512B EEPROM，满足控制算法及数据存储需求。
• 时钟系统：提供32MHz高精度振荡器和35KHz低功耗时钟选项，适用于不同功耗要求。
• 电源管理：支持多种供电电压，如主电源BVDD（5.5V~18V）、数字电源DVDD（1.62V~1.98V）和模拟电源AVDD（4.5V~5.5V）。
• 外围接口：包含12位高精度ADC、三路快速BEMF比较器和LIN2.2通信模块。四路半桥输出支持1A RMS电流和1.8A峰值输出。

2、传感器搭配方案：MT6701霍尔传感器

NSUC1610与MT6701霍尔传感器组合可提升电机控制精度，其关键技术指标如下：

• 传感原理：采用差分水平霍尔磁感应技术，支持0~360°全角度检测，角度精度低于±1°，可精准识别电机转子位置。
• 接口配置：支持I²C、SSI、ABZ、UVW、模拟/PWM及Z轴按键等多种接口形式，适用于不同通信需求。
• 性能参数：最高支持55000RPM转速，传播延迟低至5μs，具备14mA典型工作电流和±6kV的ESD防护能力。

（二）方案控制性能与表现

1、控制优势

NSUC1610内置反电动势比较器（BEMFC），在不同转速下具有良好的对称性，有助于提高电机效率并降低损耗。与MT6701配合，可在5μs延迟下实现闭环控制。

系统支持宽范围闭环控制，无论是基于霍尔信号还是BEMFC信号，均可实现高精度位置检测与稳定控制。

此外，12位高精度ADC（转换时间1μs）可快速采集相电压和电流数据，结合过压、欠压和热关断保护功能，确保系统运行的高可靠性。

2、无负载波形特性

在无负载状态下，电机在5000RPM至20000RPM各转速区间的相电压与相电流波形均保持稳定对称。测试结果显示，系统具有良好的电气稳定性与运行一致性。

（三）电机对拖实验结果

1、实验设置

控制板设置为100%占空比，逐步增加电机负载，测试扭矩与相电压、相电流、效率、功率及转速之间的关系。

2、实验结论

• 随着负载增加，电机转速呈现下降趋势，但扭矩与转速之间保持良好线性关系。
• 效率测试显示，该国产方案（Novosns）峰值效率为75%，与Maxon方案（76%）接近，处于行业领先水平。
• 相电压与相电流在负载上升过程中保持平稳，无明显波动，验证了系统在不同工况下的电气稳定性。

核心控制产品技术介绍

（一）NSUC1610控制器

NSUC1610是纳芯微推出的高集成度电机控制芯片，适用于小功率BLDC、有刷电机和步进电机驱动。其主要特性如下：

• 符合AEC-Q100汽车电子标准，工作温度范围为-40℃至150℃，最高结温可达175℃，适应严苛工况。
• 集成过压保护、欠压检测和热关断功能，I/O端口支持5V耐压，具备高可靠性。
• 采用ARM Cortex-M3内核，使用哈佛结构，提升数据与地址总线的传输效率。
• 封装形式为QFN32（5×5mm），焊接至PCB以保证散热效果；支持1A持续输出与1.8A峰值输出。

（二）MT6701霍尔传感器

MT6701是基于差分水平霍尔技术的新型角度传感器芯片，通过内置差分霍尔电桥检测X-Y平面内的磁场变化，并输出正弦电压信号，经过补偿与计算后得到角度值。

该芯片支持多种输出模式，包括ABZ增量接口（最高4096步/圈）、UVW输出（1~16对极）、PWM或模拟信号（12位分辨率）以及I²C或SSI接口。其PUSH引脚支持非接触式按压识别，适用于人机交互场景。

内部集成EEPROM，支持4.5V~5.5V电压范围内参数烧录与多次擦写。

MT6701主要技术参数