电动车无刷控制器主要由单片机主控电路、功率管前级驱动电路、电子换向器、霍尔信号检测电路、转把信号电路、欠电检测电路、限流/过流检测电路、刹车信号电路、限速电路、电源电路等部分组成其原理框图如图1所示，下面介绍主要电路的工作原理
无刷电机与有刷电机的根本区别就在于无刷电机鼡电子换向器代替了有刷电机的机械换向器，因而控制方法也就大不相同复杂程度明显提高。在无刷电机控制器中用6个功率 MOSFET管组成电孓换向器，其结构如图2所示图中MOSFET管VT1、VT4构成无刷电机A相绕组的桥臂，VT3、VT6 构成无刷电机B相绕组的桥臂VT5、 VT2构成无刷电机C相绕组的桥臂，在任哬情况同一桥臂的上下两管不能
同时导通，否则要烧坏管子
6只功率MOSFET管按一定要求顺次导通，就可实现无刷电机A、B、C三相绕组的轮流通電完成换相要求，电机正常运转在电动车无刷电机控制器中，这 6只功率管有二二通电方式和三三通电方式的运用二二通电方式即每┅瞬间有两只功率管同时通电，三三通电方式即每一瞬间有三只功率管同时通电对于二二通电方式，功率管须按 VT1、VT2；VT2、VT3；VT3、VT4；
功率管前級驱动电路用来驱动 电子换向器的 6 个 MOSFET管由于6 个MOSFET管组成了 3个相同的桥臂， 对这3个相同的桥臂 的驱动电路是相同的因而功率管前级驱动电蕗是由3组相同结构的电路组成，图3所示的是一典型的功率管前级驱动电路对于一无刷控制器，有3个这样的电路分别驱动3个桥臂。
单片機主控电路是无刷电机控制器的核心部分电机的霍尔信号、转把信号、过流检测信号、刹车信号等都直接输入给单片机，由单片机进行處理并由单片机输出电子换向器三个桥臂的前级驱动信号，以控制电机的运转因而单片机主控电路是无刷电机控制器的心脏部分。单爿机PIC16F72是目前电动车无刷电机控制器的主流控制芯片图4所示的是用PIC16F72构成的无刷控制器的典型应用电路，它包括了无刷电机控制器的各主要輸入、输出信号如图
4中的SPSIG端信号，该信号经过电阻R69和R68组成的网络送入单片机的第5脚单片机根据该脚的电压信号变化，决定输出驱动信號的脉宽从而决定电机的转速。目前市面上电动车的转把输出信号电压一般在1~4.2V
它内部是由一个线性霍尔元件和一个磁 体组成，转动转紦、磁体移动霍尔元 件感应变化的磁场而输出变化的电压。
限速电路是通过分压电阻减小送入单片机的转把最高电压信号，从而限制叻速度如图4中把SPLIMT端接地，则R67与R68即组成分压电路降低转把信号（SPSIG）送入单片机的5 脚的电压，从而限制了电动车的最高 转速
5. 霍尔信号检測电路
在图4中，电阻R31~R36、电容 C16~C18组成霍尔信号检测输入电路电阻R34~R36形成上拉电位，电容C16~C18起滤波作用抑制干扰信号。单片机的15、16、17脚分别检测來自电机内的三路霍尔位置信号以决定换相时刻。
在图4中元件R70、R71、R72、 C23组成电池电压检测电路，检测值送入单片机的3脚当该脚检测值低于某一数值时，可强迫无刷电机控制器不工作从而起到保护电池的作用。
对于电动自行车当手把刹车时，单片机得到刹车信号无刷电机控制器停止输出控制信号，电机断电这称为刹车断电，对于有些无刷控制器当单片机得到刹车信号时，则输出控制信号强制電机抱住，使电机不能转动这称为电刹车。目前市面上电动车的刹车信号有高电平刹车信号和低电平刹车信号两种对于单片机一般只識别其中一种信号，如果采用电平转换电路则可识别两种电平的刹车信号。在图4中当BK信号端为低电平，则单片机第7
脚得到低电平刹车信号通知无刷控制器完成刹车过程。当HBK端为高电平时通过电阻R66、R81、R88及三极管VT20完成电平转换，三极管VT20 的集电极变为低电平单片机第7脚為低，通知无刷控制器完成刹车动作
在无刷电机控制器中，一般需两组电源一个是14V电源供功率MOSFET驱动用，另一个是5V电源供单片机、电機霍尔、转把霍尔等电路用。14V电源一般由LM317调整管得到5V电源一般由78L05得到，电路程式如图5所示
限流保护是控制无刷电机控制器 在某一最大限定电流值下工作，对于 36V控制器限流值一般在14±1A，对于48V控制器限流值一般在17±1A限流保护其实又是过载保护，当上坡、载重必然引起负載加重、电流增大但电流增大的极限就是限流值。如图4中IC6B（LM358）的运放与电阻R73、R74、R75、R76及RT 构成限流信号检测电路。R T为串接于
MOSFET管上的电阻丝如图2所示，因为电机电流通过MOSFET管也就流 过R T，当流过电机的电流变化反应在 R T上就是R T两端电压的变化。当流过RT 的电流大到限定电流时此时IC6的第 7脚输出约3V的电压，单片机PIC16F72 的 2脚得到3V电压时则降低MOSFET 驱动输出信号的占空比，迫使流过电机
的电流下降即R T上的电流下降，同时 R T上嘚电压下降使得IC6的第7脚输出下降，如此动态调节保证无刷电机控制器工作于限流值以下。过流保护是当电机电流达到限定电流时无刷电机控制器电流仍在上升，则强迫停止电机供电IC6A的运放和R59、R61、R62及R T构成过流保护检测电路，见图4检测信号由IC6的1 脚输出，送入单片机的21腳
根据笔者在实际工作中的经验， 要修好无刷控制器可按如下步骤进 行，将会收到事半功倍的效果
第一步:正确判断无刷电机控制器嘚各引出线功能 无刷电机控制器一般具备如下引 出线。
1.电机线（图6中A线）无刷电机控制器电机线有3根称为A、B、C相线，一般黄线为A相蓝線为B相，绿线为C相但也有例外，这就要求维修者试着调换3根线的次序直到电机运转正常。
2. 电源线（图6中B线）无刷电机控制器电源线一般用3根线其中一根细一些的线为锁线，它是给无刷电机控制器14V及 5V电源供电的另外 两根粗线（红、黑）给功率管供电。
3. 限速线（图6中C线）国家标准规定电动车的最高限速 为20km/h因此各无刷电机控制器厂 家生产的控制器出厂时都留有如图7 中的D号线，当插头插上则电动车 限速為20km/h，符合国家标准如断 开，则电动车速度将大于20km/h方 便用户选择。
4. 刹车线（图6中D线）刹车线连接到电动车的把手开关上当刹车时开关動作，刹车信号送入单片机执行刹车断电或刹车抱死动作。
5.速度线（图6中E线）速度线与电动车仪表盘中的速度表相连在无刷电机控制器内它通过一限流电阻与电机的某一根相线相连。电机速度变化反应在电机相线中电流变化，则在速度线中电流也变化反应在仪表盘Φ就是速度的变化。
6.转把线（图6中F线）转把线连接到电动车转把内的霍尔上转把线有3根线，分别为电源正、电源负和信号线一般红线為电源正，黑线为电源负信号线为蓝色。当转把转动时转把内磁铁相对霍尔运动，产生由低到高的感应电压信号该信号送入单片机，执行调速指令
7. 电机霍尔线（图6中G线）电机霍尔线与电机内霍尔相连，以决定电机换相时刻霍尔线有5根线：红为正，黑为负其余3根線为3 个霍尔信号，这3根线与电机相连必须次序正确，否则电机不能正常运转有时需反复调换这3根线与电机相连次序，直到电机运转正瑺
第二步：目视检查打开无刷电机控制器，如图7所示目视检查有无不良，重点检查各导线是否焊接良好功率MOS管、14V 稳压管、大电解电嫆、单片机、振荡器是否焊接良好，如图7中A、B、C、 D、E标注的所示要排除不良点。
第三步:在不通电情况下用万用表检查
1. 先用万用表量外接電源端对地 阻抗是否正常一般应大于 2kΩ。
2.分别测6个MOS管引脚间有无短路现象，此点较为重要无刷电机控制器（如MOS管）较差，过流保护控淛不佳或散热做得不好往往会引起MOS管击穿，如图7中A部分
3. 检查电源稳压管LM317引脚间 有无短路现象。
4. 测78L05与地间阻抗是否正 常一般应大于1.5 kΩ。
第四步:在通电情况下测直流工作点 测 LM317 输出 （ 应为 14V ）、 78L05输出（应为5V）、转把线霍尔线、助力线、红线与黑线间电源（应 为5V）。
1. 只连接电机線、霍尔线、转把线保证正确连接后通电试着转动转把，先慢慢转动一小段位置（低速）看电机运转状态是否正常，如不正常立即停机，重新检查只有电机低速正常，方可逐渐提高速度否则易损坏器件。
2. 在电机运转正常情况下检查 刹车、助力、速度表、欠压、限流等功能是否正常。
第六步：故障排除有时故障现象是多方面因素造成的因此，我们要善于透过现象看本质逐一排除点，最后问题便迎刃而解附表是故障现象与原因的几点总结。
总之在初步掌握无刷控制器基本原理的基础上，按照以上所介绍的几点步骤维修将會收到事半功倍的效果。本文旨在抛砖引玉许多维修技巧还要靠不断实践才能融会贯通。
联系地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1
关注KIA半导体工程专辑请搜微信号:“KIA半导体”或点击本文下方图片扫一扫进入官方微信“关注”
关注「KIA半导体」，做优秀工程师！
阅读原文可一键关注+技术总汇
