【2025电源模块创意大赛】+FOC伺服电机控制器+MPM3519电源设计

FOC伺服电机电机控制器

【创意名称】 FOC伺服电机电机控制器【必选物料】 MPM3519

方案设计:

1.MPM3519原理图设计

MPM3519芯片手册典型应用电路如上图所示,参考此电路进行修改得到如下24V转12V电源电路。

输入侧通过C30、C31(10uF)和C32、C33(100nF)组成电容阵列滤波,提升输入电源稳定性;使能端由R28、R30(100K)等构成电路控制芯片使能;频率设置端FREQ由R29(34.8K)接地设定开关频率;反馈端FB通过R34(5.1K)、R29(100K)分压网络实现输出电压反馈调节,保证VOUT_12V精度;输出侧C34(10uF/25V)、C35(0uF/25V)滤波,同时芯片辅助电源端VCC搭配C37(1uF)滤波,多组PGND引脚保障接地可靠性,整体完成高效的 24V 转 12V 直流降压供电。

2.MPM3519 PCB设计

PCB采样2层板,参考芯片手册中PCB设计要点,本次项目中MPM3519 同步降压(Buck)PCB设计经验总结如下:

① 关键电容就近布局:将输入电容(尤其是小封装陶瓷旁路电容)、VCC 电容分别紧贴芯片的 VIN 与 PGND、VCC 与 GND 引脚放置,且电容与对应引脚的连接需短而宽,以抑制高频噪声并保障供电稳定性。

② 优化接地与大电流路径:采用大面积接地平面直接连接 PGND,若底层为地平面需在 PGND 附近增加过孔;确保 GND 和 VIN 的大电流路径短、直且宽,减少阻抗与损耗。

③ 敏感信号隔离:开关节点(SW)需远离反馈端(FB)等敏感模拟区域,避免高频噪声干扰反馈信号,影响输出电压精度。

④ 多层板电源连接强化:使用多个过孔将电源平面与内层连接,提升电流承载能力并降低阻抗,尤其适用于大电流场景。

⑤ 输出滤波网络紧凑布局:输出电容应靠近芯片输出端(VOUT)和接地端,且输出回路(包括电感、电容)的布线需短而宽,减少纹波与噪声辐射。

⑥ 散热设计强化:芯片裸露焊盘(若有)需通过过孔与接地平面连接,增大散热面积;功率器件(如电感、续流二极管)周围预留足够铜皮,避免局部过热影响可靠性。

3.MPM3519 元器件选型

MPM3519同步降压(Buck)外围电路元器件选型重点关注以下几个方面,其它元器件选型可参考芯片手册。

输入和输出侧电容:

输入电容需选耐压 35V 以上的 X5R/X7R 陶瓷电容,用于抑制高频噪声并稳定输入;输出电容选 25V 耐压的 X5R/X7R 陶瓷电容,需考虑直流偏压下容值衰减,同时保证容值满足纹波和瞬态响应要求,且所有电容均需紧贴对应引脚布局以减小寄生参数。

推荐型号:

① 输入 10μF 电容:CL32B106KBJNNNE(10μF,50V,X7R,1210 封装)或CL32A106KBJNNNE(10μF,50V,X5R,1210 封装);

② 输入 100nF 电容:村田 CC0805KRX7R9BB104(100nF,50V,X7R,0805 封装)或C2012X5R1H104K085AA(100nF,50V,X5R,0805 封装);

③ 输出 47μF 电容:HGC1210R5476M250NSVK或TAJD476K025RNJ钽电容(47μF,25V,X5R,CASE-D-7343-31(mm)封装)。

4.测试波形

输出电压12V波形

输出纹波波形

断电时序波形

上电时序波形

想问一下,目前FOC的主控用的比较多的有哪些厂家呀?

来学习交流下FOC驱动设计的要点

我觉得可以方案可以进一步优化,集成多相电源拓扑,提升动态响应和热效率。优化思路:原 MPM3519 是单相 Buck,切换到 MPS 的多相解决方案,如 MPM3695-100,4 相控制器,并联 2-3 相以分担电流负载。同时,在 FOC 算法中嵌入自适应相移控制,通过 MCU 的 ADC 反馈,动态调整相位以匹配电机负载波动,启动时全相并联,稳态时降相运行。这能让伺服在变速场景下更平滑,减少振动。用 MPS 的数字 PWM 工具链预配置,解决相位同步复杂问题,简化调试工作量。