近年来我国对于航空领域的电子技术研究日渐兴盛，对于倾转旋翼机的研究尤为突出。与传统飞机相比，倾转旋翼机以其可实现垂直起降和水平飞行两种模式的切换外，同时还具有载重量大等优点。本文就将采用ADuC7060单片机为控制芯片，针对倾转旋翼机控制的无刷直流电机驱动器进行讲解。
说到倾转旋翼机，首先要了解其结构(如下图所示)。通常倾转旋翼机分为垂直起降模式和水平飞行模式。系统采用MEMS陀螺仪和加速度计作为传感器，为控制器提供位置姿态信号，在负反馈机制作用下，驱动执行器进行姿态调节。以垂直起降模式为例，当两倾转轴同向转动时，就可以实现俯仰姿态的调节；当两倾转轴反向转动时，就会为机体提供一个扭矩，实现偏航姿态的调节；而当左右两个电机转速差动时，就实现滚转姿态的调节。可见，无刷直流电机的平稳调速对旋翼机系统至关重要。
目前无位置传感器无刷直流电机驱动策略主要以反电势法为主，也就是说不需要借助位置传感器，仅通过检测反电势信号就可以判断转子位置，具有结构简单、可靠性高等优点(如下图所示)，为A相绕组的反电势在一个电周期内的波形，其中横轴代表当前运行时刻的电角度，纵轴代表A相绕组产生的反电势Ea。从图中可以看出，当检测到反电势信号过零点后，再延迟30°电角度即是换相点。对于三相绕组电机，每隔60°电角度就会产生一个反电势过零点，过零点信号被ADuC7060微控制器检测并处理后，就可以产生相应的驱动信号驱动电机连续运转。
本文采用电压为12 V的模型动力电池供电。硬件连接框图如上图所示，ADuC7060微控制器通过I2C接口接收来自主控制器发送的控制信号，根据转速要求改变PWM占空比，并实时检测反电势过零信号，进而通过桥式逆变电路驱动电机调速。为了保证运行安全，系统中还利用采样电阻设计了欠压/过流检测电路，以便在电池欠压和电机堵转过流时为系统提供保护。下面将对主要单元电路分别进行介绍。在本系统中，逆变电路为三相桥式结构，采用上桥臂单边PWM控制。如图4所示，图中V1~V6为功率MOSFET，上桥臂选用型号为IRFR5305的P沟道功率MOSFET，当PWM输出高电平时导通；下桥臂选用型号为IRFR1205的N沟道功率MOSFET，当I/O端口输出低电平时导通。在每个功率MOSFET的前端都放置了一个三极管，目的是提高微控制器端口的驱动能力，保证MOSFET的可靠开关。在一个电周期内，控制导通相序为AB→AC→BC→BA→CA→CB，即可使电机连续旋转。
