匠心科技BLDC开发板原理图讲解

匠心科技BLDC开发板资料

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BLDC的开发板主要分为四个模块：主控模块，电源模块，驱动模块，信号采集模块。

一.电源模块

1）15v降压电路

开发板需要三个电压等级，为15v，5v，3.3v。因为供电电压默认是24v，所以需要对其做降压处理。

第一个是24v降压到15v的电路图。15v的电压等级主要用在驱动模块。
这里使用了2个供电接口。这边选择一个进行供电即可。

C5C6C7是对母线电流进行滤波的三个电容。
D1是防止反流的二极管，电流只能通过从左向右流向开发板上。如果接反了可以对开发板进行保护。D1的型号是SS310，10表示的是100v耐压，3表示耐流是3A。
在这里使用了西龙(XL)的开关电源芯片进行降压。通过查阅数据手册，这个降压芯片是1A150KHz80v的降压芯片。它是可以调节输出电压的芯片，它可以通过R9和R11两个电阻分压来进行输出电压的调节。


电压的输出与L1和D2关系比较大。D2是反馈的二极管，一般使用的是肖特基二极管。L1是输出的滤波电感。需要注意的是如果这个电感选择太大，可能会降低这个芯片的工作效率；如果选择太小，则电压输出的纹波会比较大，不利于后面的控制。

2）5v降压电路

这里也是选用的XL2576，这是一个固定的降压芯片，是不可调的。也就是你输入之后，输出就是直接就是5v。L2和D3的作用和15v降压电路是一样的。

3）3.3v降压电路

这里使用的是3.3v的降压芯片。这是比较常用的ASM公司的117-3.3。这是一个线性电源芯片，虽然效率不如前面两个开关电源芯片高，但是线性电源输出的电流纹波是比较小的。3.3对mcu进行供电。

二.信号采集模块

1）编码器采样

这个电路是5v的供电，R60R63R65是进行限流的操作，C45C46C47是对输出的信号进行简要的滤波。也就是一个简单的RC滤波电路。

2）霍尔采样

也是5v的供电电压。但是霍尔信号的输出值是1.几伏，不利于芯片的采集和对信号的处理，所以这里还使用了3.3v对输出的信号进行上拉，使其输出的是3.3v矩形波的信号。右边就是简单的RC滤波电路。

3）过零点和三相电压采样

主要用于采集过零点反电动势的电压信号。因为无感方波的控制，过零点信号要比霍尔信号要超前30度左右。因为超前所以在处理无感方波的时候需要对其进行一个延迟的处理。延迟到霍尔信号和过零点信号是一样的。
三相电压uvw由逆变模块过来，由于输出的电压比较高，所以需要对其进行分压处理。R68R71R74是对中性点进行模拟。
分压之后就能输出三个相电压UVW。

我们可以通过下面的公式来进行计算板子的耐压值。所以板子支持电机输入的最大电压是88.55v，而板子支持的最大供电电压是75v。

输出的三相电压和中性点电压到过零点采样电路进行比较。这边有一个比较器，R61和C43构成一个RC滤波电路，然后过零点信号输入到mcu里面。

4）电流采样

这部分电路是对逆变模块采样的电流进行放大的电路，选用的芯片时SGM8634进口高带宽高速的放大芯片。

3.3v进来经过分压电路，分出了1.65v，然后进入了电压跟随器，输出的也是1.65v。这是因为mcu只能采样到正电压，负电压是识别不了的，也会损坏mcu。

因为输入进来的波形是正弦，电压有正有负，所以我们需要把波形进行升压，整体往上抬升1.65v。当我们抬到1.65v的时候，全部的电压都可以采样到了。

另一部分电路由于是正向差分放大的电路，可能会有共膜的干扰。所以中间有一个C3电容，就是为了滤除共模干扰。然后输出端接的是RC滤波。

我们可以通过下面的公式计算出放大的电流倍数。由于逆变模块流过的最大电流是10A，

三.逆变模块

这里是全桥的逆变电路，实例使用的是英飞凌的mos，是540s，这个mos的耐压是100v，耐流是33A。下面的R49R50R51是输出电压的0.01欧1w的采样电阻。

我们可以通过下面功率计算公式来计算流过的电流。可以得出最大的电流是10A的电流。

四.驱动模块

六路的PWM波是芯片输出的，芯片输出的最大幅值就是3.3v，但是这个电压是不足以驱动逆变模块的N沟道的mos管的。所以需要一个驱动桥对电压进行升压处理，输出的信号就能对mos管的栅极进行驱动。
D4D7D10使用的也是肖特基二极管。它的耐压不高，但是速度特别快。
C19C21C30是10uF的自举电容。
这个驱动桥芯片选用的是英飞凌的IRS2101S。
右边输出部分还有一个反并联的肖特基二极管D5，因为mos也是有寄生电容，如果不放掉的话会影响mos管的开关速度，这边通过100欧来进行放电的话会比较慢，所以反并联一个二极管没有阻抗直接放掉了。可以提高mos的反应速度。

五.MCU

这里使用的是103，是和104引脚兼容的，

DAC在主板的编码器的下面，是两个小的铜环，示波器接这里可以检测到想看的波形。
晶振是给MCU提供基频的，

JTAG是下载端口，支持ST_LINK和J_link的。程序都是默认根据J_link进行匹配的。因为J_link的速度比较快，比较好用。

然后是10k的电位器，在板子中是蓝色的。

除此之外还有7针0.96的oled接口，

母线电压检测电路，最大支持的电压是88v

这里使用的是232串口，因为STM32的单片机默认支持的是232。