电机驱动板控制异常的解决经验
电路一点通 2024-05-23
电路设计中,经常在一些信号发送端和接收端的连接中串联一个电阻,这里电阻的作用有很多种,有的场合是为了防止信号振铃,有的时候是为了保护芯片,有时时候是想降低信号的上升沿。今天要讲的是一个电机驱动电路的案例,其中有关于这个电阻。某家电产品上有一个无刷电机,我们开发的电控板需要去驱动这个无刷电机,这个电机内部自带电机驱动板,电机自带三根线,一根12V供电,一根地线,剩下一根是PWM信号调试线。第一次我们的电控板做出来后,测试驱动电机,电机控制一切正常,等第二次样机阶段,做了10台机器,发现其中5台电机转速不受控制,档位调速不起作用。我们电控板的电机驱动接口如下图,很简单,单片机直接输出一个PWM信号给到电机调速。


经过和电机供应商沟通,确认了软件PWM信号频率没有问题后,而且电机供应商使用他们自己的测试工装测试了电机,测试运行正常,调速也没有问题,电机供应商回复应该是我们电控板的问题,拿到电机控制异常的机器,测量电机接口电压电源和PWM信号一切正常,我们的工程师说电控板没有问题,一切正常,问题出在电机,是电机出了问题。而电机供应商说不正常的电机他们测试一切正常,双方各执一词。内部讨论后,让电机供应商提供了电机内部驱动板的原理图,我们试着查找原因,如下图,电机内部驱动采用峰岹的FT8213方案,FT8213 是一款三相、无传感器 FOC 控制直流无刷马达驱动 IC,内置 Rdson 1Ω驱动 MOS,调速接口可选择 PWM、模拟输入、I2C 调节电机转速。下图是FT8213的芯片相关参数。



电机内部驱动板原理图我们电控板的发出的PWM信号送到FT8213的speed引脚,从而控制电机调速,仔细检查供应商提供的电机驱动板原理图(上图),发现来自我们电控板的PWM信号,在电机驱动板内部是通过一个隔离二极管到达FT8213的调速SPEED引脚的,SPEED引脚上拉到5V.当电控板单片机发出的PWM电平信号为高时,二极管截止,FT8213的调速SPEED引脚被上拉到5V高电平,但当电控板单片机PWM电平信号为低时,二极管导通,5V经10K上拉电阻,二极管,1K电阻到地分压后,FT8213的调速SPEED引脚检测到的低电平电压约为1V. (电流流向如下图)。查看FT8213的芯片手册,SPEED引脚输入的低电平不能超过0.6V。(如下图)显然此时的1V已经大于这个0.6V了,就造成FT8213Q无法正确识别PWM的低电平,从而电机转速无法控制。到此,真相大白。解决方案为将串联的电阻改小,改为100欧姆,测试之前电机调速不正常的机器全部恢复正常,改电阻之后,PWM为低时,speed引脚约为0.6V,有一定风险,为保证产品批量稳定性,和电机供应商沟通,将电机内部二极管改为肖特基二极管,肖特基二极管的正向压降更低,确保送到speed引脚的低电平小于0.6V.留有余量。后续量产一切正常。

PWM为低时的,电流回路

低电平最大值要求电路设计中,任何元器件的参数设定,不能只凭经验,要根据实际情况,多了解沟通负载的真实状态,这样才能做到不翻车,或者尽量少翻车。大家设计电路中,有没有喜欢随手就放个1K电阻的?欢迎大家交流分享你们的经验,评论区留给你们了!


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