何谓电机的电调?看看大疆无人机电调电路板,都有哪些元器件

发布时间:2024-10-20 21:14:56  

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一、何谓电机的电调?

为什么无人机上需要用到电调呢? 电调的作用就是将飞控板的控制信号,转变为电流的大小,以控制电机的转速,完成规定速度、动作。 因为电机的电流是很大的,如果没有电调的存在,飞控板根本无法承受这样大的电流,也没驱动无刷电机的功能。因此,电调是给电机供电、控制电机转速的电子调速器,是飞控连接电机的桥梁。


电机的电调 (电机驱动器) 的控制信号主要是用来调节电机的转速、转向和制动等。
这些信号通常有以下几种类型:
1、模拟信号:
  • 直流电压信号 (DC) :通过改变施加在电调上直流电压的大小来控制电机的速度,电压越高,电机转速越快。
  • 脉冲宽度调制信号 (PWM) :这是一种模拟信号,通过调节脉冲的宽度 (即高电平持续时间) 来控制电机速度,占空比越大,电机转速越快。
2、数字信号:
  • 数字输入 (DI) :用于控制电机的启停、正反转等功能,通常使用开关量信号。
  • 通信协议信号:如CAN、RS-485、USB或以太网等,用于更复杂的控制系统中,可以实现多电机同步控制、故障诊断等功能。

一些常见的控制信号:
  • PWM信号:非常普遍,尤其是在直流电机和步进电机的控制中。通过改变PWM信号的占空比,可以实现对电机速度的精确控制。
  • 方向信号 (DIR) :是一个数字信号,用于控制电机的旋转方向。
  • 使能信号 (EN) :是一个数字信号,用于启用或禁用电机驱动器。
  • 电流限制:有些电调允许通过模拟信号或数字设置来限制电机的最大电流,以保护电机不被过载。

在设计和使用电机的电调控制系统时,需要考虑以下因素:
1.电机的规格: 包括电机的类型、电压、电流、功率等参数。
2.控制系统的要求: 如响应时间、精度、控制范围等。
3.电气接口的兼容性: 确保控制信号与电机电调的输入端口兼容。
4.软件协议: 如果是通信协议信号,需要确保控制器和电调之间软件协议的匹配。
根据不同的应用场景,选择合适的控制信号和电调是实现电机高效、精确控制的关键。

二、电机 电调有哪些保护功能?
电机的电调 (电机驱动器) 通常包含多种保护功能,以防止由于过载、误操作或故障导致的设备损坏。以下是一些常见的保护功能:
1.过流保护:当电机电流超过设定值时,电调会自动断开电机电源,以防止电机和驱动器因过流而损坏。
2.过热保护:电调内部有温度传感器,当温度超过安全范围时,会自动降低功率或完全停止工作,以防止过热损坏。
3.短路保护:如果电机或电调输出端发生短路,电调会立即切断电源,以保护电路不受损害。
4.过压保护:当供电电压超过电调所能承受的最大电压时,保护电路会动作,防止电调损坏。
5.欠压保护:当供电电压低于电调正常工作所需的最小电压时,电调会停止工作,以防止电机在电压不足时运行不稳定。
6.过载保护:当电机负载超过其额定负载一定时间后,电调会采取措施,如降低输出功率或断开电源,以防止长时间过载损坏电机。
7.相缺失保护:对于三相电机,如果检测到其中一相缺失,电调会停止工作,以防止电机单相运行。
8.位置丢失保护:对于伺服电机或步进电机,如果位置反馈信号丢失,电调会停止电机运行,以防止失控。
9.EMI滤波器:不是直接的保护功能,但内置的EMI滤波器可以减少电磁干扰,保护电调免受外部干扰影响。
10.软件保护:通过软件设置,可以实现对电机的各种参数限制,如最大速度、最大电流、位置限制等。
11.驱动器故障指示:当电调检测到任何故障时,通常会通过指示灯或显示屏给出警告,并可能存储故障代码以便于诊断。
这些保护功能有助于确保电机电调系统的长期稳定运行,减少维护成本,并延长设备的使用寿命。在设计电机控制系统时,应考虑选择具有适当保护功能的电调,以适应特定的应用需求。

三、看看大疆无人机电调电路板,都有哪些元器件

大疆无人机电调的 板子, 整个板子做得非常漂亮

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板子右侧的 三个采样电阻 是在测试烙铁的过程中拆掉的。

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这一面是电机驱动NMOS管阵列,每个桥臂是由5个NMOS管并联组成的,NMOS管的型号是 英飞凌的BSC030N08NS5 ,单个NMOS的Rdson是3 mΩ,持续电流100A,脉冲电流300A,电压80V。BSC030N08NS5具有高性能、低功耗、广泛的应用领域等优点,是一款性价比较高的MOSFET晶体管。

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主控MCU封装LQFP-48,丝印LOGO是DJI,型号 IESC2000


右边是一个DC-DC降压电路,把输入电压降压后电机驱动电路使用,驱动电路的电压通过中间这个SOT23-8的DC-DC再次降压之后给MCU使用。

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NMOS管阵列。这一颗的价格在5元左右,全拆下来大概160元。

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板子背面,最左侧是电机相线焊接点ABC (大多数板子上叫UVW) ,还有一个RGB LED灯。右侧是电源输入焊点,电源进来之后有 两个470uF/ 63V 电解电容 。电解电容附近是三个预驱芯片。

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板子底部有三颗来自 TI的LMP8601 ,这是一颗电流感应放大器,配合采样电阻完成母线电流放大采样,后面的三颗 差分比较器TLC372 也是来自TI。

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电源输入焊盘旁边有四个小焊盘,分别是GNDPPMBA,从这个命名以及这个芯片旁边的器件布局布线来看,这个芯片是一颗485收发器,型号是 SN65HVD75DRBR ,数据速率20Mbps,封装是VSON-8。

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栅极驱动芯片是来自IR (现在属英飞凌) IRS21867STRPBF

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电源入口处有一个TVS,型号是 5.0SMDJ58A 。旁边是一个保险丝 (已拆掉)

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