基于STM32F303 ARM Cortex M4 及L63982 的無(wú)人機(jī)電子速度控制器方案
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無(wú)人機(jī)技術(shù)非常有趣，因?yàn)樗婕白钕冗M(jìn)的設(shè)計(jì)原則: 平衡飛行時(shí)間，尺寸和重量，穩(wěn)定性，系統(tǒng)復(fù)雜性，邏輯，特殊功能和關(guān)鍵安全著陸等演習(xí)。
本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/202303/445102.htm無(wú)人機(jī)制造商通常需要開(kāi)發(fā)以下不同的子系統(tǒng)來(lái)生產(chǎn)可行的最終產(chǎn)品：
?飛行控制器單元（FCU），用于管理不同條件下的飛行，依賴(lài)其慣性測(cè)量單元（IMU）用于穩(wěn)定無(wú)人機(jī)懸停。在專(zhuān)業(yè)無(wú)人機(jī)中，F(xiàn)CU嵌入了GPS（全球定位系統(tǒng)）形成自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。
?幾乎四個(gè)電子速度控制器（ESC）用于控制電動(dòng)機(jī)的復(fù)雜性算法，允許高轉(zhuǎn)速，同時(shí)延長(zhǎng)電池壽命。
?攝像機(jī)穩(wěn)定器，通過(guò)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)和穩(wěn)定攝像機(jī)。
?Air Data Link，用于遠(yuǎn)程控制和FCU命令的實(shí)時(shí)通信。
?高端無(wú)人機(jī)的電源管理階段，可有效分配電池能量于不同的電機(jī)。
本電路板是用于無(wú)人機(jī)的電子速度控制器（ESC）(STEVAL-ESC001V1) 設(shè)??計(jì)適用于入門(mén)級(jí)商用無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)，并驅(qū)動(dòng)任何三相無(wú)刷（或PMSM）電機(jī)運(yùn)行6S LiPo電池組或任何等效直流電源，最多30A峰值電流。
由于完整的預(yù)配置固件包（STSW-ESC001V1），STEVAL-ESC001V1可讓您在幾分鐘內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機(jī)及其螺旋槳，實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制算法，具有3相電流讀數(shù)，速度控制和全主動(dòng)制動(dòng)。
參考設(shè)計(jì)板可以通過(guò)PWM信號(hào)接收飛行控制單元的命令;其他通信總線接口，如UART，CAN和I2C也可用。
該參考嵌入了一個(gè)工作電壓為5 V的電池消除電路，一個(gè)用于溫度測(cè)量的NTC傳感器和用于過(guò)流/過(guò)壓保護(hù)（OCP / OVP）的電路。
緊湊的外形和電流能力使該參考設(shè)計(jì)適用于專(zhuān)業(yè)無(wú)人機(jī)等小型和輕型無(wú)人機(jī)上的電子速度控制器。
STSW-ESC001V1固件/軟件包以及STM32 PMSM FOC軟件開(kāi)發(fā)套件 - MC庫(kù)可讓您通過(guò)STM32中嵌入的磁場(chǎng)定向控制參數(shù)來(lái)優(yōu)化您的電子速度控制器設(shè)計(jì)，并使用ST電機(jī)分析儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以快速檢索電機(jī)參數(shù)。 ST無(wú)傳感器FOC算法可確保更長(zhǎng)的飛行時(shí)間和最佳的動(dòng)態(tài)性能。
STEVAL-ESC001V1采用高效率，低Rdson STripFET F7功率MOSFET，高性能STM32F303CBT7微控制器和ARM?Cortex?-M4內(nèi)核以及L6398驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)。
延伸運(yùn)用于遙控車(chē)輛的電機(jī)驅(qū)動(dòng)：電動(dòng)汽車(chē)，直升機(jī)，卡車(chē)等
任何三相BLDC或PMSM電機(jī)應(yīng)用
硬建設(shè)計(jì)過(guò)程如下
反相器部分由L6398柵極驅(qū)動(dòng)器，STL160N4F7和功率MOSFET組成。
L6398高壓高低側(cè)驅(qū)動(dòng)器
L6398是采用BCD?“離線”技術(shù)制造的高壓設(shè)備。 它是單芯片的一半N溝道功率MOSFET或IGBT的橋式柵極驅(qū)動(dòng)器。
高側(cè)（浮動(dòng)）部分設(shè)計(jì)為可承受高達(dá)600 V的電壓軌。邏輯輸入為CMOS / TTL兼容低至3.3 V的電壓，可輕松連接微控制器/ DSP。
主要特色:
高壓軌，最高600 V
?dV / dt抗擾度在整個(gè)溫度范圍內(nèi)為±50 V / ns
?驅(qū)動(dòng)器電流能力：
– 290 mA源
– 430 mA灌電流
?1 nF負(fù)載時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)間上升/下降75/35 ns
?3.3 V，5 V TTL / CMOS輸入比較器，具有滯回
?集成自舉二極管
?修復(fù)了320 ns的死區(qū)時(shí)間
?聯(lián)鎖功能
?緊湊而簡(jiǎn)化的布局
?物料清單減少
?靈活，便捷的設(shè)計(jì)
STL160N4F7 160 A STripFET?F7功率MOSFET
該N溝道功率MOSFET使用STripFET?F7技術(shù)，具有增強(qiáng)的溝槽柵極結(jié)構(gòu)，使通態(tài)電阻非常低，同時(shí)還減少了內(nèi)部電容和柵極電荷，從而實(shí)現(xiàn)了更快的更有效的切換。
L7986，LD1117S50和LD39050PU33R這些器件為柵極驅(qū)動(dòng)，BEC輸出和MCU電源提供適當(dāng)?shù)碾妷骸?/p>
另外STSW-ESC001V1是STEVAL-ESC001V1的無(wú)傳感器FOC參考設(shè)計(jì)程式
用于STEVAL-ESC001V1板的此程式軟件包為無(wú)人機(jī)電子速度控制器（ESC）實(shí)施了無(wú)傳感器的磁場(chǎng)定向控制（FOC）。 它包括當(dāng)電動(dòng)機(jī)失速時(shí)（例如，螺旋槳堵塞）的自動(dòng)重啟功能以及ESC撤防/撤防安全措施。
STSW-ESC001V1固件軟件包包括三個(gè)部分：STEVAL-ESC001V1的電動(dòng)機(jī)控制固件，用于通過(guò)ST Motor Profiler操作STEVAL-ESC001V1參數(shù)的PC軟件插件以及項(xiàng)目文件。 適用于ST電機(jī)控制工作臺(tái)（STSW-STM32100）。
無(wú)傳感器FOC算法驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，固件通過(guò)PWM信號(hào)接受來(lái)自大多數(shù)常見(jiàn)飛行控制單元的命令； 開(kāi)發(fā)人員還可以通過(guò)STEVAL-ESC001V1板上的相關(guān)連接器利用CAN，UART或I2C通信。
ST Motor Profiler的插件提供了實(shí)時(shí)的電動(dòng)機(jī)參數(shù)信息，可幫助您快速使無(wú)人機(jī)飛行。
網(wǎng)頁(yè)如下
?場(chǎng)景應(yīng)用圖
?產(chǎn)品實(shí)體圖
?展示板照片
?方案方塊圖
?無(wú)人機(jī)架構(gòu)
?核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)
基于磁場(chǎng)定向控制（FOC），STEVAL-ESC001V1中使用了更復(fù)雜的控制算法;它的特點(diǎn)：
?更好的扭矩控制
?負(fù)載快速變化時(shí)的電機(jī)電流調(diào)節(jié)
?減振
?主動(dòng)制動(dòng)功能
?更高的效率
?降噪
?實(shí)時(shí)監(jiān)控轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速
?減速期間的能量回收
?方案規(guī)格
· 完整的電子速度控制器參考設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感器FOC算法
· 專(zhuān)為配備6S LiPo電池的無(wú)人機(jī)或具有等效DC電源的系統(tǒng)而設(shè)計(jì)
· 電子速度控制器準(zhǔn)備好與任何標(biāo)準(zhǔn)飛行控制單元（FCU）通信：PWM或CAN
· 溫度過(guò)熱保護(hù)
· 標(biāo)稱(chēng)工作電壓范圍：3S-6S鋰電池直流電壓等級(jí)（11.1至22.2 V）
· 最大RMS輸出電流：20 A rms
· 輸出峰值電流：30 A.
· 去電池電路（BEC）：外部接收器或FCU為5 V / 0.5 A.
· 提供完整的預(yù)配置程式包（STSW-ESC001V1）
· 由ST電機(jī)控制軟件SDK和ST電機(jī)分析儀支持
· 緊湊的PCB設(shè)計(jì)：29.1 x 58 mm
更多目標(biāo)應(yīng)用：
· 遙控車(chē)輛的電機(jī)驅(qū)動(dòng)：電動(dòng)汽車(chē)，直升機(jī)，卡車(chē)等
· 任何三相BLDC或PMSM電機(jī)應(yīng)用
· 符合RoHS和WEEE標(biāo)準(zhǔn)
評(píng)論