无刷电机方案介绍
BLDC 方案综述和优势
乐鑫无刷电机 (BLDC) 方案具有卓越的性能与稳定性，可与支持 MCPWM 外设的 ESP 主控芯片搭配。该方案在家用电器、工业自动化、电动工具和医疗设备等多个应用场景下表现出色。优势包括转子初始相位检测、无传感器速度控制等。此外，支持硬件比较器与内部 ADC 的反电势检测，可实现速度闭环控制。以下是 BLDC 方案的综述和优势：
更高的运行效率与性能表现： 利用 ESP 芯片的高性能处理能力，使其能够实时监测与估计无刷电机运行状态，实现稳定的闭环控制。
丰富的软硬件参考： 提供全面的 BLDC 软硬件开发资料，包括详尽的开发文档与示例。此外，开源了相关的硬件设计文件，方便客户快速搭建原型。
完善的控制方案： 支持基于比较器或 ADC 的无感方波控制、有感 FOC。其中，基于 SimpleFOC 的有感 FOC 控制方案支持 IDF 框架开发，满足不同用户群体的需求。
此外，乐鑫还支持以下功能来进一步扩展 BLDC 方案的应用场景：
RainMaker 私有云部署： 可集成一站式私有云部署，为用户提供更便捷的 BLDC 交互方式与远程 OTA 升级服务。
高性能的浮点运算性能： 优化 SimpleFOC 算法的三角与浮点运算，提升 BLDC 的算法效率。
BLDC 常见应用场景
乐鑫 BLDC 方案广泛应用于各个领域，包括但不限于：
直流变频落地扇方案： 集成 Wi-Fi、BLE、RainMaker，支持速度调节、摇头控制、自然风速等功能。典型应用场景为小型家电应用。
SimpleFOC 单电机驱动方案： 集成 SimpleFOC 算法，支持电机参数校验、速度闭环、角度闭环与力矩闭环。典型应用场景为小型家电与工业自动化应用。
FOC 旋钮屏方案： 集成 SimpleFOC 算法，支持旋钮屏幕显示、棘轮手感模拟等。典型应用场景为小型家电中的旋钮屏应用。
无感方波ADC方案： 支持脉冲法转子初始相位检测、ADC 采样检测过零点、堵转保护等。适用于小型家电与工业自动化应用。
总结如下：
方案类别 |
方案名称 |
主控 |
电机 |
功能 |
组件 |
应用场景 |
|---|---|---|---|---|---|---|
落地扇方案 |
ESP32-S3 |
直流无刷电机 |
支持 RainMaker 远程控制、速度调节、摇头控制、自然风速等功能 |
智能家电以及工业自动化场景 |
||
FOC 单电机驱动方案 |
ESP32-C3 |
直流无刷电机 |
支持速度闭环、角度闭环与力矩闭环 |
智能家电以及工业自动化场景 |
||
FOC 旋钮屏幕方案 |
FOC 智能旋钮屏 |
ESP32-S3 |
直流无刷电机 |
支持无边界/有边界的棘轮旋钮手感模拟 |
小型家电应用中的旋钮屏应用场景 |
BLDC 参考资料
此外，目前我们已经有一些公开的无刷电机 (BLDC) github 软件库、视频、模组资料，如下：
BLDC 驱动方案汇总
无刷电机 (BLDC) 方案中，驱动三相逆变电路是重要的环节。在 ESP 芯片中，支持 LEDC 与 MCPWM 模块用于驱动三相逆变电路。
MCPWM 驱动方案
MCPWM 是一个多功能 PWM 模块，支持多通道 PWM 输出、计算外部脉宽等。部分 ESP 芯片不支持 MCPWM，如 ESP32-S2，ESP32-C3 等。MCPWM 驱动方案中，通过配置 MCPWM 模块的相位、占空比、频率等参数，实现对 BLDC 电机的控制。
备注
是否支持输出互补的波形来控制 MOS 驱动器？
支持，MCPWM 生成器模块支持生成独立或互补的 PWM 波形，可以通过配置输出引脚来控制 MOS 驱动器。
LEDC 驱动方案
LEDC 主要用于控制 LED，也可产生 PWM 信号用于 BLDC 电机的驱动。所有 ESP 芯片均支持使用硬件 LEDC 驱动输出 PWM。
备注
使用 LEDC 驱动的场景？无感 BLDC 方波控制方案是否支持？
ESP_SIMPLEFOC 组件支持配置 LEDC 通道以输出 PWM 信号，用于驱动 BLDC 电机。在无感方波控制方案场景下，考虑到采样时刻的准确性，建议使用 MCPWM 驱动方案。
BLDC 常见问题汇总
问：如何控制需求进行乐鑫芯片的选型？
答：目前乐鑫主推基于 ESP32-S3 的 BLDC 控制方案，其支持基于 ADC 或比较器方案的无感 BLDC 控制方案与有感 FOC 控制方案。除此之外，用户还需要考虑应用所需的 IO 数量、内存和 flash 大小等详细参数，具体可以查看乐鑫官方的选型工具或者咨询商务。
问：应该使用哪个版本的 ESP-IDF 进行 BLDC 控制方案的开发？
答：需要保障 ESP-IDF 为 5.0 及以上版本。
问：能否协助进行 BLDC 无刷电机的开发？
答：可以。首先用户需要根据应用需求确定电机型号，包括是否为直流无刷电机，电机参数等。同时，用户需明确控制需求，包括速度控制、角度控制、力矩控制等。然后根据电机类型与控制需求，协助用户进行无刷电机开发。
问：BLDC 驱动器是什么？ESP 系列芯片如何与其协作？
答：无刷电机 (BLDC) 的驱动电路主要使用三相逆变电路来实现，以产生不同方向的磁场来驱动电机。其中，ESP 芯片主要通过 MCPWM 或 LEDC 模块产生 PWM 信号来控制栅极驱动芯片以实现对 BLDC 无刷电机的控制。
问：BLDC 方案中为什么推荐采用 MCPWM 驱动方案？
答：MCPWM 是 ESP 芯片中用于电机与电源控制的专用外设。每一个 MCPWM 外设都包含一个时钟分频器、三个 PWM 定时器、三个 PWM 定时器、三个 PWM 操作器与一个捕获模块。通过配置 MCPWM 模块，可实现对 BLDC 无刷电机的准确采样。
问：无感方波 BLDC 组件与 ESP_SIMPLEFOC 组件的区别？
答： 无感方波 BLDC 组件 主要用于实现无传感器 BLDC 电机控制，支持外部比较器与 ADC 监测反电势以实现无传感器速度闭环。而 ESP_SIMPLEFOC 组件 则是基于 SimpleFOC 算法的有感 FOC 控制方案，支持 IDF 框架开发，满足不同用户群体的需求。 若无外部传感器，建议使用 无感方波 BLDC 组件