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标题: 航模电调 DIY —— 第1季，硬件 [打印本页]

作者: Angus 时间: 2015-9-23 16:09
标题: 航模电调 DIY —— 第1季，硬件
本帖最后由 Angus 于 2018-11-4 20:05 编辑

原理图

Mini5D_fly.pdf (44.43 KB, 下载次数: 5475)
Mini51复位后GPIO全是输入状态，驱动三极管 Q9，Q1 截止，所以上 MOS 功率管 Q6 截止。下 MOS 功率管 Q5 由于 R12 的存在也截止。

上功率管驱动：
下功率管 Q5 导通时，输出端接地，电容 C1 通过 D2 充电到 Vin。
下功率管 Q5 截止时，Q9,Q1的导通，电容 C1 上充满到 Vin 的电压通过 Q1,D1 加在 Q6 的 GS 两端，上功率管 Q6 导通，输出电源电压。
以上分析可知，上功率管 Q6 导通时，电容 C1 正端对地电压是 Vin 的两倍，这个电压通过 Q1 的 EB 极，几乎全加在 Q9 的 C 极。所以 Q9 耐压要高。R15 控制 Q9 的 E 极电流为 4.3V/R15 = 4.3mA，控制 Q9 的发热量。

此电路上功率管的驱动电压是 Vin，所以工作电压最多是20V, 再高会击穿功率管。若您需要电压在 20V 以上时仍能正常工作，L2 就不能接 Vin ，而是接到 15V 电压上，这要额外加个稳压器，Q9 的 C 极最高电压为 Vin + 15V 。Q9 的 C 极可能要串个电阻来分担热量。

过流保护:
电流采样电阻 R2 = 1 毫欧, 经 R3/C2 接入比较器负端——Mini51第32脚，R3/C2 滤波常数只能两三微秒，否则 RC 的延时可能会让功率管烧坏后才发现过流。Mini51 第1脚——比较器正端 R4/R5 分压得 0.1V，所以电流等于 0.1V/1毫欧 = 100A 时，比较器驱动短路保护——Brake，关断六路功率管。
Layout 要让 R5 与 R2 在同一点接地，干扰小不容易误动作。
若不要过流保护，R2 短接，修改软件可以 R3, C2，R4, R5 不焊。

过零检测：
若想启转效果好，必须在很低的转速就能检到过零，过零检测分压比要尽量小，否则反电势衰减很多，难检到过零点。本图 10K:20K，反电势衰减1/3。工作电压 15V 时分压到 5V, 接入 Mini51 仍不超压。由于 R59~R61 的存在，工作电压到 20V 时，Mini51 片内比较器仍可正常工作。

减小 PWM 干扰：
1> 干扰要在源头滤除，输出端电容C10,C19,C20——1UF左右，对输出的 PWM 滤波，串 5.1欧电阻是电容充放电限流。
2> 无电流的长线相当于天线易受干扰，所以 R22~R24 应靠近 Mini51，信号线上有电流不易受干扰。C16~C18选1nF对 PWM 滤波。
3> 上MOS导通时，自举电容 C1 上电压瞬间会升到电源两倍，通过二极管 D2 的 PN 结电容，串到电源一个高压尖峰，在二极管上串一磁珠 L2，会很好的抑制这个高压尖峰串扰到单片机电源端。
4> 给 Mini51 供电的 7805 前面加个磁珠 L3 可很好的阻止 PWM 干扰串到 Mini51 的 VDD 端。

欢迎航模爱好者提问、讨论。

般模电调DIY——第2季，单片机如何控制 BLDC 转动 http://www.nuvoton-mcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1458&extra=page%3D2

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MOS驱动可以减化成下图

Mini5D_fly_.pdf (41.76 KB, 下载次数: 4676)
这个图，因为 D6 的存在让三极管 Q9 只能把功率管 G 极电压拉低到 0.8V 左右，而上 MOS 功率管刚关断瞬间，电机电感从下功率管续流会把输出端电压拉低到接近负 1 伏，这样上MOS功率的 GS 电压需更长时间才能降到 1.5V 以下。关断速度变慢，会让功率管发热较多。所以这样改变后，上功率管最好选 GS 导通门限电压稍高一点的。

原理图还可以进一步减化，把上图中 Q1 省去，把 D6 直接短接。去掉了 D6，上 MOS 功率管的关断时间加快，同时又不得不把 R18 减小到 1K 以下, 以加快功率管导通时间。这样 R18 会较热，在电机不转时，可让 R18 无电流——把 Q9 关断，以减小发热量。

后面讲的这两种简化电路，最好让下 MOS 功率管做 PWM, 降低上功率管的开关频率，就是减小开关功耗，这要改代码中换相数组的定义。具体请看 Mini51 的资料，或向芯唐咨寻。

3 x 3.6V 航模电调，21万转波形, 周期 0.28 毫秒

作者: zulolo 时间: 2015-10-6 15:45
如果自己玩对体积和重量没太大要求的话可以参考我这个电调，两块PCB板，一块是driver一块是bridge，叠起来用，短时电流到40A前一阵工作太忙没玩这个，接下来准备先把RF PA的弄出来，别问我到几瓦
附件是电路图， Gerber和FW，source code可能不太遵守coding standard，注释也不多，凑合着玩吧，如果有人帮忙整理下感激不敬。有兴趣站内交流

mosfet_driver.pdf

23.54 KB, 下载次数: 4946

Driver schematic

mosfet_bridges.pdf

23.99 KB, 下载次数: 4942

Bridge schematic

Bridge.rar

24.71 KB, 下载次数: 4832

Bridge Gerber

DriverII_C.rar

34.71 KB, 下载次数: 4770

Driver Gerber

Zulolo_F_Force.rar

2.86 MB, 下载次数: 3132

作者: xiaoxiao2013 时间: 2015-10-7 14:25

zulolo 发表于 2015-10-6 15:45
如果自己玩对体积和重量没太大要求的话可以参考我这个电调，两块PCB板，一块是driver一块是bridge，叠起来 ...

软件流程有大致介绍吗？

作者: xiliu2015 时间: 2015-10-12 13:40
二楼 zulolo的方案休息日无事时浏览过，做的并不好，大家可以不用花精力去看，建议直接关注新唐的方案。
另外新唐的方案目前的代码与商业电调相比性能如何?

作者: carolchang 时间: 2015-10-15 14:55
推一下

作者: Angus 时间: 2015-10-18 15:07
本帖最后由 Angus 于 2016-3-10 15:58 编辑

xiliu2015 发表于 2015-10-12 13:40
二楼 zulolo的方案休息日无事时浏览过，做的并不好，大家可以不用花精力去看，建议直接关注新唐的方案。
另 ...

芯唐早期的方案，电机的适应性是稍差一点，但这个方案性能有很大提高

作者: zulolo 时间: 2015-10-20 08:47

xiaoxiao2013 发表于 2015-10-7 14:25
软件流程有大致介绍吗？

和新唐的方案基本一样，不过用了状态机，去掉了很多原来新唐代码里面空跑wait的情况。同时还有一些noise过滤的小改动。电机尺寸就是常见的新达西那种，试了几种比较低KV的，从800多KV到1600KV，浆也试了几种大的，具体型号记不清了好像是1210附近的尺寸，我比较喜欢大的，转速快到5K RPM都没问题，电流也不大，发热完全可接受。btw，新唐的那几个专门负责电机的寄存器实在好用。

作者: zh_angei 时间: 2016-1-29 11:31
不错不错受教了

作者: ketose 时间: 2016-4-16 11:59
太棒了。。。

作者: xiaoxiao2013 时间: 2017-5-5 14:14
建议不要关注这个代码，直接看新唐的要好于这个

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