近年來，四軸飛行器的研究和應用范圍逐步擴大，它采用四個無刷直流電機作為其動力來源。無刷直流電機為外轉子結構，直接驅動螺旋槳高速旋轉。

　　無刷主流電機的驅動控制方式主要分為有位置傳感器和無位置傳感器的控制方式兩種。由于在四軸飛行器中的要求無刷直流電機控制器要求體積小、重量輕、高效可靠，因而采用無位置傳感器的無刷直流電機。

　　無刷直流電機驅動控制系統(tǒng)包括驅動電路和系統(tǒng)程序控制兩部分。采用功率管的開關特性構成三相全橋驅動電路，之后使用DSP作為主控芯片，借助其強大的運算處理能力，實現(xiàn)電機的啟動與控制，但電路結構復雜成本高，缺乏經濟性。

　　直流無刷電機的換向采用反電勢過零檢測法，一旦檢測到第三相的反電勢過零點就為換向做準備。反電勢過零檢測采用虛擬中性點的方法，通過檢測電機各相的反電勢過零點來判斷轉子位置。而基于電機三相繞組端電壓變化規(guī)律的電機電流換向理論，可以大大提高系統(tǒng)控制精度。

　　本文無刷直流電機的驅動電路采用三相六臂全橋電路，控制電路的管理控制芯片采用atmega16單片機實現(xiàn)，以充分發(fā)揮其高性能、資源豐富的特點，因而外圍電路結構簡單。無刷直流電機采用軟件啟動和PWM速度控制的方式，實現(xiàn)電機的啟動和穩(wěn)定運行，大大提高四軸飛行器無刷直流電機的調速和控制性能。

　　1 三相六臂全橋驅動電路

　　無刷直流電機驅動控制電路如圖1 所示。該電路采用三相六臂全橋驅動方式，采用此方式可以減少電流波動和轉矩脈動，使得電機輸出較大的轉矩。在電機驅動部分使用6個功率場效應管控制輸出電壓，四軸飛行器中的直流無刷電機驅動電路電源電壓為12 V.驅動電路中，Q1~Q3采用IRFR 5305（P溝道），Q4~Q6為IRFR 1205（N 溝道）。該場效應管內藏續(xù)流二極管，為場效應管關斷時提供電流通路，以避免管子的反向擊穿，其典型特性參數(shù)見表1.T1~T3 采用PDTC 143ET 為場效應管提供驅動信號。

表1 MOSFET管參數(shù)

　　由圖1 可知，A1~A3 提供三相全橋上橋臂柵極驅動信號，并與atmega16單片機的硬件PWM驅動信號相接，通過改變PWM信號的占空比來實現(xiàn)電機轉速控制;B1~B3提供下橋臂柵極驅動信號，由單片機的I/O口直接提供，具有導通與截止兩種狀態(tài)。

圖1 無刷直流電機三相六臂全橋驅動電路

　　無刷直流電機驅動控制采用三相六狀態(tài)控制策略，功率管具有六種觸發(fā)狀態(tài)，每次只有兩個管子導通，每60°電角度換向一次，若某一時刻AB 相導通時，C 相截至，無電流輸出。單片機根據(jù)檢測到的電機轉子位置，利用MOSFET的開關特性，實現(xiàn)電機的通電控制，例如，當Q1、Q5 打開時，AB 相導通，此時電流流向為電源正極→Q1→繞組A→繞組B→Q5→電源負極。類似的，當MOSFET 打開順序分別為Q1Q5，Q1Q6，Q2Q6，Q2Q4，Q3Q4，Q3Q5時，只要在合適的時機進行準確換向，就可實現(xiàn)無刷直流電機的連續(xù)運轉。