【单电阻-FOC方案】，基于【车规-STC32G8K64，RMB1.7】，【运放，RMB0.07】

lcws*** · 发表于 2026-8-3 23:29:56

【单电阻-FOC方案】，基于【车规-STC32G8K64，RMB1.7】，
=====【运放，RMB0.07】

实物图：
（两条飞线是调试时便于示波器测试用的）

电路（嘉立创EDA专业版）：

STCFOC_1.zip (336.92 KB, 下载次数: 56)
程序（KEIL5）：

STCFOC-LCW1.1.zip (130.2 KB, 下载次数: 55)
波形显示器2.2A安装包（VB6.0写的，用于显示串口数据波形）：

波形显示器2.2A安装包.rar (6.66 MB, 下载次数: 37)
注意：
1.测试时注意电源限流，本人用的是移动电源的5V供电；
2.电机只测试过两种：XXD2212(KV1000?)、杂牌1806（KV2280），均正常转动；
3.本程序未用到clarke变换、park变换，也没有什么d轴、q轴，直接根据检测感应电动势角度来设置输出电压角度，可能与正规的FOC不一样；
4.电路未考虑低功耗，运放会持续耗电，若是做手持风扇类应用，建议运放供电用IO加以控制。

本帖已整理成PDF：

单电阻FOC.pdf (1.39 MB, 下载次数: 78)

参考资料：

《无感无刷直流电机之电调设计全攻略》

《PMSM的无传感器磁场定向控制（AN1078）》

AN1078_cn.pdf (568.65 KB, 下载次数: 47)

《PMSM无传感器FOC的单分流三相电流重构算法（AN1299）》

AN1299.pdf (994.49 KB, 下载次数: 46)

<分享一个低成本STC8H1K08无刷小电调，支持oneshot125协议>

https://www.stcaimcu.com/thread-17391-1-1.html

<便宜的车规-FOC，24万转@STC32G12K128-24A车规，STC-FOC 新算法库,4/1更新> https://www.stcaimcu.com/thread-19545-1-1.html

1.原理图

MCU为STC32G8K64，利用其带死区的互补PWM功能，驱动N沟道+P沟道的MOS管，母线电流经运放放大后进ADC采样。注意，电流放大电路为反相放大，计算电流时要注意极性。为加快边沿、减小死区，建议R1、R2、R3尽量小。

2.三相电流重构

原理参考文档AN1299，我这里采用了一个笨办法：

移相，使三相PWM的后沿相差固定的2us左右的时间；为了使得ADC采样时的电平是固定的，需要限制最低脉宽和最高脉宽，如下图：

移相原理参考《STC32G系列技术手册》中的例程“20.10.16产生3路相差120度的互补PWM波形（网友提供）”，一路PWM工作于“PWM模式1”，另两路工作于“翻转模式”。代码位于“main.c\void pwma_sr(void) interrupt 26”。

采集电流使用了DMA，启动DMA的时机较为重要，建议调试时先设置固定的相电压或开环转动，进行验证，电流采准了才好进行后续工作。

3.反电势估算

引用文档AN1078，假如有一只普通的直流电机，已知电阻R、电感L、供电电压Vs，根据这些参数就能估算出电流，再根据估算电流与实际检测电流is之差，可以估算出感应电动势es。在无刷电机里，这个模型相当于其中一相，当得到两个相的感应电动势之后，就可以估算出转子（磁铁）的位置了，然后通过驱动电路产生合适的磁场令其转动。

在我的程序中，R与L是自动计算的，对绕组施加固定的电压，通过前两个电流之差得到L，通过一段时间后的稳定电流得到R（类似于阶越响应）；代码位于“stcfoclcw.c\ void MotInit(void)”。

文档AN1078中，对感应电动势的估算流程如下图：

而我觉得这里有点复杂，有限幅，有校正因子Z，我的程序中作了简化，原理如下图：

代码：

// Mot_IestU为U相电流估算值

// Mot_IU为U相电流检测值

// Mot_EmfU为U相估算感应电动势

err=Mot_IestU-Mot_IU;//如果估算电流大于实测电流，则感应电动势应增加

Mot_EmfU+=err*Mot_Kslide;

Mot_IestU+=((S32)Vu*500-Mot_IestU*Mot_R-Mot_EmfU)/Mot_L;//电感两端电压/电感

验证的代码及效果如下图：

4.转子位置估算

通过上面的算法，得到U相与V相的感应电动势（Mot_EmfU、Mot_EmfV），经低通滤波（Mot_EmfUlp、Mot_EmfVlp）,再经类似C语言atan2(反正切)的算法后，即可得到转子位置（角度）。由于两个相电压之间的相位差是120度，而不是90度，所以不能直接用atan2计算；一种方法是利用Clarke变换(AN1078中有说明)将其变为90度的相位差后用atan2计算，另一种方法是手搓查表法。我这里用的就是“另一种方法”，实现过程如下：

(1)对于相差120度的波形，作除法，以绝对值大的一方作分母，放大128倍，得到结果如橙色曲线；

(2)想办法让橙色曲线单调上升，如取负值，加偏移量，得到如同tan(正切)的效果；

(3)把橙色曲线存入数组tantab[]，并反向查表，即可得到类似atan的效果，得到数组atantab[]；

(4)验证算法,myatan()函数输入相差120度的两个波形，得到0~255的一条斜线，效果不错；

5.转起来；

先开环转动、加速，达到一定速度后进入闭环，根据感应电动势经myatant()得到的转子位置Mot_EmfDeglg，指定输出电压角度（Mot_Vp）；经测，输出电压角度随转速的提高而越发的提前于转子位置，程序中加了一点关于转速的处理。

产生三相电压时，作了一点处理，统一下移并限制最小占空比。

闭环后发送的曲线（不太好看）：

其它图：