[应用方案] 航模电调 DIY —— 第1季,硬件

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 楼主| cr315 发表于 2021-3-2 15:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
原理图 pdf.gif Mini5D_fly.pdf (44.43 KB, 下载次数: 3311)
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。
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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。

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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 pdf.gif Mini5D_fly_.pdf (41.76 KB, 下载次数: 2542)
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 。

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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

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豌豆爹 发表于 2021-3-2 16:00 | 显示全部楼层

不错不错受教了
七毛钱 发表于 2021-3-2 16:01 | 显示全部楼层

建议不要关注这个代码,直接看新唐的要好于这个
yangxiaor520 发表于 2021-3-2 18:59 来自手机 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享,期待后续。
jiekou001 发表于 2021-3-2 21:25 | 显示全部楼层
这个是官方的吧
wowu 发表于 2021-4-1 15:40 | 显示全部楼层
过流保护很不错
xiaoqizi 发表于 2021-4-1 15:41 | 显示全部楼层
过零检测是什么意思啊
木木guainv 发表于 2021-4-1 15:44 | 显示全部楼层
mos管那部分真的看不懂啊
磨砂 发表于 2021-4-1 15:45 | 显示全部楼层
分析的非常好
晓伍 发表于 2021-4-1 16:13 | 显示全部楼层
分析的太到位了
BettyBerry 发表于 2021-4-1 23:46 | 显示全部楼层
这太强了 之前没看到过的帖子 码一下
twjiang 发表于 2021-4-2 02:34 | 显示全部楼层
mark,好东西就要拿出来秀一下!好样的
索尼法 发表于 2021-4-2 23:53 | 显示全部楼层
这个减小干扰的方案确实是很经典 有空实践一下
函数不想导 发表于 2021-4-2 23:56 | 显示全部楼层
不懂就问 加磁珠为什么可以减少信号的干扰
串联烧烤 发表于 2021-4-4 23:57 | 显示全部楼层
最近刚开始准备入门就看到楼主的帖子 真不错
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