【MPS电机研究院】我的第一块无刷电机驱动板-FOC

对于RC比赛来说,底盘的无刷电机的驱动一直是我们一直研究的重要方向,市面上虽然有很多的替代品,如开源的ODrive,Vesc等产品,但是,对于一个要求跑极限功率,和追求高速,稳定,大电流的场景下,始终感觉不是一个非常好的方案。

为此,我们就开始了自己琢磨电驱之路,因为我们手上第一次接触的开源电驱ODrive已经Vesc,均采用的无刷电机驱动都是Drv8301,为此我们毫无意外,也先开始尝试Drv8301,但随后,在进行原理图和PCB的绘制时,我们感到非常的头疼,因为该芯片的外围电路实在是过于复杂且繁多,虽然该芯片高度集成,集成了电流放大器,buck电路,或许在某些应用场合下,他是一个不错的选择,但是,对于我们的需求,有些过于臃肿,为此我们尝试了mps的MP6530这款芯片,对于该芯片,MP6530的外围电路较为简单,且具备多种保护,如 UVLO Protection,OCP等,也支持满占空比控制.而其中,最让我惊艳的是Datasheet中说道The MP6530 has a unique feature in that it can provide a gate drive voltage (VREG) of 10-12V even if the input supply voltage drops as low as 5V. This gate drive voltage is generated by a charge pump inside the part, which uses external capacitors. 也就是 MP6530能够以稳定的信号,已经压降去驱动mos,这对于我们启动瞬间,功率过大造成母线电压下降有很多的解决,等等。同时该芯片只需要3根驱动信号即可,芯片内部自动帮我们实现了互补信号,这更能帮助我们节省io口的资源,等等。这些都是MP6530所带来的优势。

当然,对于我们的第一块电驱,不可避免的我们也遇到的设计上的错误。对于MP6530上的LSS引脚是芯片对mos的一种保护,当时我们选择的是不使用该功能,手册上说的是直接接地,而当时我们为了让LSS的信号更加的稳定,“自以为是”的在LSS引脚中采用10K的电阻下拉到地,导致整块IC不能正常工作,出现很多的异常现象,损坏了多块mos,最终是通过mps的工程师,以及再次仔细的阅读datasheet,反复排查解决的。

对于电驱想要过大电流,我们的采用方案是:对于过大电流的位置。如VBUS母线上的可以PCB开窗焊铜条,对于三相线的位置可以放置更多的通孔以及开窗堆锡,增加铜皮的过流能力,避免烧断铜皮。
对于散热而言,我们选择的是在mos上加散热片,或者是直接将整块板子贴在铝基板上,如果体积不受限,则可以加大功率的风扇进行散热。

对于想要过大电流,我们一般采用的均是TOLL封装的mos,如果是小功率的的电驱,则可以采用DFN的mos

最后,还想谈谈采用MPQ6541,设计出的超mini的电驱,该芯片内置mos,对于一些小功率且体积有要求的的场景下,该芯片是一个不错的选择。该mini的电驱的尺寸在30mm*19mm。