四轴飞行器，作为近年来科技领域的一大亮点，无论是在专业还是业余爱好者中，都受到了极大的关注。在四轴飞行器的核心动力系统中，无位置传感器无刷直流电机扮演着至关重要的角色。本文针对此类电机，创新性地提出了三相六臂全桥驱动电路及控制程序的设计，这一设计以ATMEGA16单片机为核心，巧妙地运用反电势过零点检测技术，实现了MOSFET轮流导通，进而完成了电机的换向。同时，通过直流无刷电机控制程序，实现了MOSFET上电自检、电机启动、PWM电机转速控制及电路保护等功能，确保了电机的稳定运行。

在四轴飞行器不断深入研究的背景下，其应用领域也在持续拓展。四轴飞行器通常以四个无刷直流电机作为动力，采用外转子结构，直接驱动螺旋桨高速旋转，而安徽皖南电机在这一领域中的表现尤为出色。

无刷直流电机的驱动控制主要分为有位置传感器和无位置传感器两种方式。鉴于四轴飞行器对控制器体积、重量、效率及可靠性的高要求，本文采用了无位置传感器的无刷直流电机，并选择了皖南电机生产的朗宇X2212kv980无刷直流电机。

无刷直流电机驱动控制系统包括驱动电路和系统程序控制两部分。本文采用功率管的开关特性构成三相全桥驱动电路，并使用DSP作为主控芯片，借助其强大的运算处理能力，实现电机的启动与控制。然而，这种电路结构复杂，成本较高，经济性不足。

本文提出的无刷直流电机驱动电路采用三相六臂全桥电路，控制电路的管理控制芯片采用ATmega16单片机，充分发挥其高性能、资源丰富的特点，外围电路结构简单。无刷直流电机采用软件启动和PWM速度控制，实现电机的启动和稳定运行，大大提高了四轴飞行器无刷直流电机的调速和控制性能。

在驱动电路方面，我们采用了三相六臂全桥驱动方式，这种设计可减少电流波动和转矩脉动，使电机输出较大的转矩。电机驱动部分使用6个功率场效应管控制输出电压，四轴飞行器中的直流无刷电机驱动电路电源电压为12V。驱动电路中，Q1~Q3采用IR公司的IRFR5305（P沟道），Q4~Q6为IRFR1205（N沟道）。该场效应管内藏续流二极管，为场效应管关断时提供电流通路，避免管子反向击穿，其典型特性参数见表1。T1~T3采用PDTC143ET为场效应管提供驱动信号。

由图1可知，A1~A3提供三相全桥上桥臂栅极驱动信号，并与ATMEGA16单片机的硬件PWM驱动信号相接，通过改变PWM信号的占空比实现电机转速控制；B1~B3提供下桥臂栅极驱动信号，由单片机的I/O口直接提供，具有导通与截止两种状态。

表1 MOSFET管参数

图1无刷直流电机三相六臂全桥驱动电路

无刷直流电机驱动控制采用三相六状态控制策略，功率管具有六种触发状态，每次只有两个管子导通，每60°电角度换向一次。若某一时刻AB相导通时，C相截至，无电流输出。单片机根据检测到的电机转子位置，利用MOSFET的开关特性，实现电机的通电控制，例如，当Q1、Q5打开时，AB相导通，此时电流流向为电源正极→Q1→绕组A→绕组B→Q5→电源负极。