【直流无刷电机 BLDC】二 霍尔传感器控制原理

前言：

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1. 霍尔传感器原理

1.1 霍尔效应

        霍尔效应是指在导体中通过的电流受到磁场影响时，电子受到洛伦兹力的作用，导致电子在导体中沿着一定方向运动。这种运动引起了电子的累积，从而在导体的两侧产生了电势差。这个现象被称为霍尔效应。

        当导电板连接到带有电池的电路时，电流开始流动。电荷载体将沿着从板的一端到另一端的线性路径。电荷载流子的运动导致磁场的产生。当磁体靠近板放置时，电荷载流子的磁场会发生畸变。这扰乱了电荷载流子的直线流动。扰乱电荷载流子流动方向的力称为洛伦兹力。

        由于电荷载流子磁场的畸变，带负电的电子将偏转到板的一侧，而带正电的空穴将偏转到板的另一侧。在板的两侧之间会产生一个电位差，称为霍尔电压，可以用仪表测量

 1.2 霍尔传感器

        当传感器周围的磁通密度超过某个预设阈值时，传感器会检测到它并产生称为霍尔电压 VH 的输出电压。具体的原理如下图所示。

 霍尔器件可检测磁场的变化的特性再搭配一定的电路将磁场方向变化信号转化成不同的高低电平信号输出

2. 控制基本原理

        同无刷电机均匀分布的定子一样，用于输出 3 路磁场信号的 3 个霍尔传感器也是均匀分布在无刷电机的一周的，每相邻两个传感器电角度相差 120°或者60°。电机按一定方向转动时， 3 个霍尔的输出会按照 6 步的规律变化，如下所示为电角度相差 120°：

2.1 霍尔信号与电机转向

        霍尔传感器安装的以 120°电角度所安装的示意图如下：

 根据上图，可以得出真值表如下：

方向	霍尔W	霍尔V	霍尔U	方向	霍尔W	霍尔V	霍尔U
正转	1	0	1	反转	1	0	1
	0	0	1		1	0	0
	0	1	1		1	1	0
	0	1	0		0	1	0
	1	1	0		0	1	1
	1	0	0		0	0	1

可以看出，正转与反转的霍尔真值表也是刚好相反

通过读取当前的霍尔值，然后操作三相逆变电路控制电机旋转至下一个霍尔值，即可让电机顺利旋转起来