本帖最后由 AutochipsMCU 于 2020-1-3 11:36 编辑
BLDC控制器系统概述BLDC控制器通常有如下模组组成： 1.电源部分； 2.MCU； 3.MOS管预驱； 4.功率MOS管； 5.反电动势检测电路（无感）或HALL检测电路（有感）； 6.电流采样及运算放大电路； 电源部分设计细节电源滤波电容的选择3.电解电容的工作温度要求： 一般采用-40~105℃的电容。对温度要求高的场合需要采用-40~125℃的电容。 电容长时间工作在超出规定温度下工作会减少使用寿命，或造成鼓包或炸裂。在使用过程中应尽量远离发热源：如功率MOS管及功率电流采样电阻。 电源部分设计细节MOS预驱设计细节预驱可提供瞬间短路电流的大小 跟双极性晶体管相比，一般认为使MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。这个很容易做到，但是，我们还需要速度。 在MOS管的结构中可以看到，在GS，GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动，实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大。 一般地可以根据器件规格书（如下表）提供之如下几个参数作为初期驱动设计的计算假设： a) Qg(Total Gate Charge) ：作为最小驱动电量要求。 b) 相应地可得到最小驱动电流要求为 IG ≈ Qg/(td(on)+tr) 。 c) Pdrive=VG *Qg 作为最小驱动功率要求。 d) 相应地，平均驱动损耗为 VG Qgfs 但需要注意的是MOSFET是电压型驱动特性，其 IG 和 Pdriver 只发生于开关转换过程极短的时间内。 预驱电荷泵外接电容选择普遍用于高端驱动的NMOS，导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同，所以这时栅极电压要比VCC大10V或10V以上。如果在同一个系统里，要得到比VCC大的电压，就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵，要注意的是应该选择合适的外接电容，以得到足够的短路电流去驱动MOS管。
MOS预驱动电路的好坏直接影响了电源的工作性能及可靠性。 一个好的 MOSFET 预驱动电路的基本要求是： MOS管电路设计细节MOSFET选型 重点考虑以下因素 电压裕量：留有40%或以上裕量。比如24V的系统，用55V/60V的MOSFET。60V的系统，用100V的MOSFET。导通内阻：内阻低发热小，便于控制器的热设计，但成本通常较高。电流裕量：峰值电流相比MOSFET的Inom，留出30%以上的裕量。电流裕量主要作为参考，最终的选择依据，是MOSFET的关联部分（比如PCB）不能过热。 MOSFET电路设计除了对MOS选型外，在应用中还应考虑MOS的导通损耗及开关损耗对MOS长时间工作的发热影响。
反电动势检测电路设计细节考虑到开关噪音对低频反电动势的影响，反电动势法需要对每相以及中性点进行电阻分压和阻容滤波，对反电动势进行实时采样。滤波会造成的相位偏移，而且相位偏移会随频率不同而不同，使得控制难与实现； FAULT及母线电流检测电路设计细节采样电阻的选择：需要合理的选择采样电阻：电阻功率足够、温漂受控（通常采用康铜或合金铜） 合理选择运放：尽量采用轨到轨（为了降低成本，一般采用单电源供电的运放）、低失调电压、高带宽增益积（避免因为运放环节造成明显的电流采样相位偏移）。 运放周围电路电阻应采用1%精度的电阻。在电机控制中需要考虑过流保护或者恒流控制。所以需要对母线电流进行检测，产生的FAULT信号用于硬件实现快速的关断MCU PWM模块的输出，AD信号用于实现电机的输出电流值检测和恒流控制。Fault信号输出需要考虑能在最短时间内保护MOS管，同时不能出现误触发，所以需要对产生Fault的阀值电压进行合理的设置， RC滤波的电阻电容值进行合理的选择及验证。 电流采样点PCB设计细节精确的电流采样，是实现BLDC控制的基本前提 ，除了对原理图设计时元器件参数的考虑外，PCB设计时电流采样点选取的对电流采样的准确度尤其重要，特别是FOC应用中采用MOS内阻进行采样时要特别注意。 用采样电阻进行采样（通常采用康铜或合金铜） 在线路连接上，建议功率线和采样线分开（也就是开尔文连接），采样点应由采样电阻下方焊盘引出，尽量避免引入大电流的PCB走线， 如下图所示。 开发调试安全注意事项 | 
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