在电机控制领域，电机驱动板的设计与优化无疑是核心技术之一。作为一位电机驱动领域的工程师，我有幸亲历了无数创新与挑战，每一次成功或失败的经历都成为了我电机驱动技术探索之路上的独特印记。本文将围绕我个人的第一块电机驱动板、遭遇并解决的电机驱动难题、设计风格以及对各类电机驱动芯片的选择，分享我在MPS电机研究院中的实践与思考。
一、初涉电机驱动：我的第一块驱动板
设计思路： 我的第一块电机驱动板旨在实现对BLDC电机的高效精准控制。设计之初，我遵循“简单、可靠、可扩展”的原则，采用半桥驱动架构，确保能够应对不同功率等级的电机需求。同时，考虑到电机调速的灵活性，选择了PWM控制方式，以实现对电机转速和扭矩的精细调节。
开源设计借鉴： 在设计过程中，我参考了开源社区中如Arduino Motor Shield等成熟的电机驱动设计方案，从中汲取了电路布局、保护机制以及故障检测等方面的宝贵经验。这些开源资源不仅提供了基础框架，也启发了我对关键参数如驱动电压、电流限值、死区时间等的细致考量。
遇到问题与解决： 初次设计中，我遇到了过热和EMI问题。过热源于功率器件选型不当及散热设计不足，通过更换低内阻的MOSFET并增加散热片，有效降低了工作温度。对于EMI，我采取了合理布线、加入滤波电路以及使用屏蔽罩等措施，显著改善了电磁兼容性。
二、电机驱动难题的破解之道
发烫与烧板： 针对发烫问题，除了优化散热设计外，我还引入了过温保护机制，当温度超过阈值时自动降低电机功率或停机。烧板问题多源于瞬态电压尖峰或短路，通过增设TVS管和熔丝保护，有效防止了此类故障的发生。
电磁干扰（EMI）抑制： 除了前述的布线优化与滤波措施，我还采用了差分信号传输、接地技术改进以及驱动信号整形等手段，从源头、传播路径到敏感端全方位抑制EMI，确保系统稳定运行。
三、我的电机驱动电路设计风格
大电流处理： 对于大电流应用，我倾向于选用低导通电阻、高耐压的MOSFET，并采用多并联方式分散热量。同时，强化铜箔走线，增大焊盘面积，确保电流路径畅通无阻。
散热风格： 我主张主动与被动散热相结合，利用铝基板、散热片乃至风扇增强散热效果。此外，通过热仿真软件进行前期设计验证，确保散热设计的合理性与有效性。
抗电磁干扰设计： 我注重电路的屏蔽与接地设计，严格遵守3W原则进行布线，使用磁珠、电容等元件构建多层次滤波网络，有效抑制EMI的产生与传播。
四、电机驱动芯片与MOSFET的选择逻辑
在项目中，我曾使用过Infineon、STMicroelectronics、TI等厂商的电机驱动芯片，如DRV8301、L6234、TLE9879等。选择依据主要包括：
- 性能匹配： 根据电机功率、控制精度、响应速度等要求，选择具有相应电流驱动能力、控制模式和保护功能的芯片。
- 集成度与成本： 考虑到PCB空间限制与系统成本，优先选用集成度高、外围元件少的解决方案。
- 可靠性与技术支持： 选择市场口碑良好、供应商技术支持完善的芯片产品，确保长期稳定供货与问题快速解决。
对于MOSFET，我曾选用IR、ON Semiconductor、Rohm等品牌的器件，如IRFB4110、NTD4908N、R6020NS等。选择标准包括：
- 导通电阻（Rds(on)）与耐压： 根据系统电流需求与电源电压，选择Rds(on)低、耐压足够的MOSFET，以降低功耗与发热。
- 开关速度与栅极电荷（Qg）： 快速开关有助于提高效率，但需权衡Qg带来的开关损耗，选择适中开关速度的器件。
- 热特性与封装： 优先考虑热阻低、封装利于散热的MOSFET，确保在高功率下能有效散热，延长器件寿命。
我在MPS电机驱动技术探索之旅中，不断面对挑战、解决问题，逐步形成了自己的设计风格与器件选择逻辑。每一次电机驱动板的成功研制，都是对理论知识与实践经验深度融合的有力证明，也是推动电机驱动技术持续进步的动力源泉。