No.2 电机套件硬件介绍

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子曰好人发布时间：2018-8-30 10:51

技术贴
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无论你拿到什么开发板，第一件事情就是了解板子的硬件资源。我有幸申请到这次的电机套件，今天主要聊聊套件的功率扩展板的硬件。
扩展板的所有资料都在官网能下载到
功率扩展板：X-NUCLEO-IHM07M1
底板：NUCLEO-F302R8
在用户手册中可以看到所有引脚的定义和跳线功能，通过workbench可以生成整个套件的硬件初始化代码。
功率驱动板顶层丝印定义.png

从丝印可以读取到一些信息，可以按照自己的需求配置硬件。

三电阻电流采样.png

电阻采样方式，JP1和JP2是为FOC控制准备的，完全相同的三电阻采样，如果断开JP1和JP2，闭合J5和J6就是为6-step方波控制的单电阻采样方案了。这样的冗余硬件设计对于demo板来说提供了多样的选择。多说一句，电流的放大倍数可以在workbench里的自动计算，如果在产品中运用相同的运放结构也可以通过workbench来计算
电压温度采样和hall传感器接口.png

这是母线电压采样、温度传感器采样、hall接口与调理电路、电位器和三个采样电阻。
母线电压采样缩放倍数计算很简单，温度传感器基本没什么说的，workbench生成的代码均已对其初始化。
hall接口可在workbench中选择是否对其初始化，hall安装方式有两种，在工程里面可以修改。
电位器这个在workbench中没有初始化，所以需要我们自己处理，通过stm32cubemx来生成初始化代码。
三电阻没什么说的，在产品设计中考虑采样精度和电阻功率限制。
电源降压.png

输入电压降压，这不是我们关心的重点。
反电动势检测.png

反电动势检测主要用于无传感6-step梯形波控制，通过检测反电动势过零点来确保换向，起到hall传感器类似的作用。
电流PWMDAC和编码器接口.png

电流采样对应的ADC引脚接口，可以方便与cubemx工程对比，是否配置正确。
embPGA是紧急停机控制信号。（其实我不太确定）
PWM是驱动IPM的信号以及刹车信号。
DAC/REF主要用于在没有电流探头的情况下在示波器上查看内部变量变化趋势，十分方便。
hall/encoder sensor是hall接口和编码器的接口，方便在使用编码器对电机进行控制。
速度参考和六步换向.png

功率驱动板留给用户了一个速度参考（电位器）和LED指示，方便用于显示系统正常运行心跳灯。
J9是底板供电输入跳线，如果断开J9，则个底板就没电源输入了。
无传感六步换向反电动势到mcu的引脚的接口。
最下面是底板与驱动板共地。
排针.png

扩展板的排针，其实我觉得这样不太好，虽然把所有引脚都接出来了，但是不能方便的看到和mcu的对应关系，只能去看底板排针的丝印来确认。
IPM原理图.png

此款IPM是ST自家的一款低压低电流三相BLDC驱动器，集成器件可以占地面积小，器件一致性好。关于器件特性可以找一找datasheet看。

关于驱动板硬件的分析就到这里，总结一下：
优点：
1、硬件冗余设计，可以做多种电机控制方式的选择，对于学习和验证方案非常好。
2、IPM的使用大大减小了PCB面积，使得板子看起来非常紧凑。
3、测试点使用方便挂电压点头的圆环封装，人性化设计。
缺点：
1、功率较小，这也是使用IPM的一个缺点，只能做小型功率的电机驱动。
2、排针没有丝印，查找对应引脚需要对比原理图，比较麻烦

ok，今天就到这儿，关于这篇帖子有什么问题或者我有什么地方说错了，请大家不吝指出，欢迎留言讨论。