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# System prepended metadata

title: 匠心科技-直流無刷電機STM32F4開發版
tags: [匠心科技-直流无刷电机STM32F4开发板]

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title: PWSM FOC 開發版學習資料
tags: 匠心科技-直流無刷電機STM32F4開發版
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# 第一講 電路原理圖
![image](https://hackmd.io/_uploads/Skc1gLuVC.png)

可分為主控模塊、電源模塊、驅動模塊、訊號採集模塊。

## 電源模塊
### +15V 降壓
默認供電24V，降壓至15V給驅動模塊。
* P1、P2提供兩種供電接口。
* C5、C6、C7對母線電流做濾波。
* D1 蕭特基二極管(SBD)[防反接](https://blog.csdn.net/qq_34181877/article/details/123931861)，SS310的10表示耐壓100V、3表示耐流3A。
* [XL7035](chrome-extension://oemmndcbldboiebfnladdacbdfmadadm/https://www.xlsemi.com/datasheet/XL7035-CN.pdf)為DC-DC降壓芯片，可透過分壓電阻R9、R11調節輸出電壓。
輸出電壓計算方式為 $$V_{o} = 1.23*(R9/R11+1)$$其中1.23為芯片內部參考電壓$V_{ref}$。
分壓電阻通常選K級，R太小耗能，太大使頻率響應差。
	 :::spoiler 參考電壓
	`參考電壓通常由一種叫「帶隙基準電壓源(Bandgap Reference)」的電路產生，因矽材料能隙(1.2V)特性能產生與溫度無關的穩定電壓，作為電路反饋控制的依據。`
	:::
* 降壓芯片電壓輸出的反饋電路上，二極管通常用SBD。
L1值太大會降低芯片功率，太小會使紋波變大。

### +5V 
* [XL2576](chrome-extension://oemmndcbldboiebfnladdacbdfmadadm/https://file2.dzsc.com/product/17/08/26/1116816_110253487.pdf)為DC-DC降壓芯片，輸出電壓不可調節，固定為5V。

### +3.3V
* [AMS1117](chrome-extension://oemmndcbldboiebfnladdacbdfmadadm/http://xn----ctbgeuhdtdb2b.xn--p1ai/cfiles/market/2932/1446015689.pdf)為低壓差線性穩壓器(LDO)。
選擇上雖然LDO能轉效率不如DC-DC，但紋波小，對MCU來說較好。


## 訊號採集模塊
### 編碼器採樣
![image](https://hackmd.io/_uploads/H1ei7vd40.png =48%x) ![image](https://hackmd.io/_uploads/HJeFXDONC.png =48%x)

* BLDC用不到編碼器，若要無感控制不用接HA、HB、HC。
* 只有PWSM需要編碼器，透過DB15接口，差分訊號透過轉接版轉至編碼器上。
* 編碼器5V供電，輸出亦為5V。後方電阻限流並接上電容，為簡單的RC濾波器。

### 霍爾採樣
* 霍爾器5V供電。
* 霍爾訊號輸出只有1.5V，不利於芯片採集，所以上拉至3.3V，並做RC濾波。

### 過零點採樣 & 三相電壓採樣
* UVW為反電動勢$V_{emf}$。
* 過零點採樣模塊和三中性點MITTEL，為無感控制須要。
* 過零點採樣因其訊號超前霍爾訊號30ms，故在電路中做延遲。
* 比較器[MCP6002](chrome-extension://oemmndcbldboiebfnladdacbdfmadadm/https://ww1.microchip.com/downloads/aemDocuments/documents/MSLD/ProductDocuments/DataSheets/MCP6001-1R-1U-2-4-1-MHz-Low-Power-Op-Amp-DS20001733L.pdf)對三相電壓和虛擬中性點電壓做比較。芯片品質好。


### 逆變模塊
* NMOS用的是[英飛凌IRF540NS](chrome-extension://oemmndcbldboiebfnladdacbdfmadadm/https://datasheetspdf.com/download_new.php?id=1388305)，耐壓100V，耐流33A，內阻低。
* 電阻對三相電流輸出做採樣。此選0.01ohm、1W的採樣電阻。根據：$$W=I^2 \cdot R$$
可知支持最大電流為10A。


### 電流採樣模塊
* 對驅動模塊採樣的電流放大。
* 選用的運放芯片[SGM8634](chrome-extension://oemmndcbldboiebfnladdacbdfmadadm/https://www.sg-micro.com/rect/assets/d8959afb-bbca-4d58-aba0-11276bf09bae/SGM8634.pdf)，品質也是比較好的。
* U1A分壓電阻1.65V，是為把+-1.65拉至0~3.3V給MCU做採樣。
* U1B連接電路為正向放大，在輸入源並聯C3濾除共模干擾。
* U1B連接電路電流放大倍率$(3.3-1.65)/(0.01\cdot 10)= 16.5$。


## 驅動模塊
* PWMxH、PWMxL為芯片輸出，最高3.3V。
* MOSFET/IGBT雙通道驅動模塊[IRS2101S](chrome-extension://oemmndcbldboiebfnladdacbdfmadadm/https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRS2101-DataSheet-v01_00-EN.pdf?fileId=5546d462533600a40153567624e2279d)解決以下兩個問題：
	* 3.3V不足以驅動逆變模塊中的NMOS，故輸入外壓15V。
	* 同時驅動兩片MOS管。
* 反並聯SBD(如D5、D6)，是為解決後方NMOS自帶的寄生電容引流放電。
電阻本身亦能引流，但SBD正偏下幾乎是零阻抗，能滿足高頻需求。


## 主控模塊
### DAC
* 對應開發版上之銅環，用於連接示波器。

### JTAG
* 下載口。
* 默認J-Link，程序匹配讀取快，也支持ST-LinkU、Link等等。

### 電位器
* 即10K可調節電阻。
* 對應開發版上按鈕旁之藍色電阻。