[电机控制专用MCU] 我们设计步进电机驱动器可能会忽略的一些小细节

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 楼主| lengrudie 发表于 2025-7-21 16:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 lengrudie 于 2025-7-21 16:15 编辑

      我们设计一款电机控制器,在开始原理图设计到PCB layout,只要PCB还未外发打样时,总会自我感觉良好,我的板子做得很好,原理图考虑的很详细,PCB设计很完美... ...自我陶醉中...  然后让经验丰富的工程师一看,发现电路图没做好,PCB也没做好,本来是照猫画虎,结果画出个四不像... ... 下面给大家分享一下设计细节:
      一位工程师朋友申请了Geehy公司的步进电机驱动板demo,通过对demo板的测试,效果比较理想,并且demo的设计也是按照步进产品的要求来做。反正自己也要设计,于是找了Geehy公司申请要了步进demo的原理图,开始设计。心里想:反正都要做,并且人家都做得那么好,照着抄做出来的板子也不会差到哪。于是就开始照猫画虎行动:
      设计基本按照Geehy公司步进demo方案来做,主控芯片APM32F035,采用内部运放设计,在低速运行条件下,运放输入及反馈回路增加小电容可以有效吸收一些毛刺信号。但是这次设计的问题在与他们的需求是需要高速运行,因此这两个不起眼的小电容会影响电流采样的实时性。 电流采样.png
      接口的处理电路,步进电机驱动器的外部信号输入采用高速光耦隔离,表明此型号的执行速度快(或者频率高),因此我们的光耦需采用高速光耦,并且外围电路也能支持高速的处理能力。由于光耦输出是开漏输出(类似NPN三极管),无法输出高电平,因此我们需在光耦输出脚增加上拉电阻,这就可以实现光耦输出高低电平的变化,当光耦输出电阻阻值过大时,光耦输出的高低电平变化速度也会加长,我们可以通过示波器捕抓到其电平变化变成了抛物线。结合芯片规格书的介绍,IO电平最大最小能识别的电平。阻值过大将导致输入信号的的频率上不去。
接口电路.png IO电平.png
      最后一部分就是自举驱动部分,步进电机功率较大,因此采用8个N管控制,上桥臂的N管通道是需在输出脚上增加自举电压,原理图设计时,忽略了这一点,所有驱动N沟道的功率管(MOSFET或IGBT)都需要选用驱动上下桥臂都是N沟道的gate driver,半桥输出需接到gate driver上,否则gate driver无法让上桥臂正常通断。
驱动部分.png
      有些时候我们设计总会犯一些低级错误,我们总会以“我忘记了,我没想到...  ...”给自己找借口,想让我们的设计变得更加完美,可增加让一些项目组成员一起把关一下,或者让有经验的工程师帮忙看一下图纸,这样做出来的东西就变得更加完美。



灵犀幻影 发表于 2025-7-23 17:08 | 显示全部楼层
非常赞同!设计过程中的细节确实很重要,尤其是高速运行时,小电容对电流采样的影响不容忽视。
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