基于STM32F303 ARM Cortex M4 及L63982 的無(wú)人機電子速度控制器方案
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無(wú)人機技術(shù)非常有趣，因為它涉及最先進(jìn)的設計原則: 平衡飛行時(shí)間，尺寸和重量，穩定性，系統復雜性，邏輯，特殊功能和關(guān)鍵安全著(zhù)陸等演習。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202303/445102.htm無(wú)人機制造商通常需要開(kāi)發(fā)以下不同的子系統來(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)其慣性測量單元（IMU）用于穩定無(wú)人機懸停。在專(zhuān)業(yè)無(wú)人機中，FCU嵌入了GPS（全球定位系統）形成自動(dòng)駕駛系統。
?幾乎四個(gè)電子速度控制器（ESC）用于控制電動(dòng)機的復雜性算法，允許高轉速，同時(shí)延長(cháng)電池壽命。
?攝像機穩定器，通過(guò)伺服電機旋轉和穩定攝像機。
?Air Data Link，用于遠程控制和FCU命令的實(shí)時(shí)通信。
?高端無(wú)人機的電源管理階段，可有效分配電池能量于不同的電機。
本電路板是用于無(wú)人機的電子速度控制器（ESC）(STEVAL-ESC001V1) 設??計適用于入門(mén)級商用無(wú)人機設計，并驅動(dòng)任何三相無(wú)刷（或PMSM）電機運行6S LiPo電池組或任何等效直流電源，最多30A峰值電流。
由于完整的預配置固件包（STSW-ESC001V1），STEVAL-ESC001V1可讓您在幾分鐘內旋轉電機及其螺旋槳，實(shí)現無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制算法，具有3相電流讀數，速度控制和全主動(dòng)制動(dòng)。
參考設計板可以通過(guò)PWM信號接收飛行控制單元的命令;其他通信總線(xiàn)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)用于溫度測量的NTC傳感器和用于過(guò)流/過(guò)壓保護（OCP / OVP）的電路。
緊湊的外形和電流能力使該參考設計適用于專(zhuān)業(yè)無(wú)人機等小型和輕型無(wú)人機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庫可讓您通過(guò)STM32中嵌入的磁場(chǎng)定向控制參數來(lái)優(yōu)化您的電子速度控制器設計，并使用ST電機分析儀進(jìn)行實(shí)驗，以快速檢索電機參數。 ST無(wú)傳感器FOC算法可確保更長(cháng)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內核以及L6398驅動(dòng)器設計。
延伸運用于遙控車(chē)輛的電機驅動(dòng)：電動(dòng)汽車(chē)，直升機，卡車(chē)等
任何三相BLDC或PMSM電機應用
硬建設計過(guò)程如下
反相器部分由L6398柵極驅動(dòng)器，STL160N4F7和功率MOSFET組成。
L6398高壓高低側驅動(dòng)器
L6398是采用BCD?“離線(xiàn)”技術(shù)制造的高壓設備。 它是單芯片的一半N溝道功率MOSFET或IGBT的橋式柵極驅動(dòng)器。
高側（浮動(dòng)）部分設計為可承受高達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)溫度范圍內為±50 V / ns
?驅動(dòng)器電流能力：
– 290 mA源
– 430 mA灌電流
?1 nF負載時(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
?修復了320 ns的死區時(shí)間
?聯(lián)鎖功能
?緊湊而簡(jiǎn)化的布局
?物料清單減少
?靈活，便捷的設計
STL160N4F7 160 A STripFET?F7功率MOSFET
該N溝道功率MOSFET使用STripFET?F7技術(shù)，具有增強的溝槽柵極結構，使通態(tài)電阻非常低，同時(shí)還減少了內部電容和柵極電荷，從而實(shí)現了更快的更有效的切換。
L7986，LD1117S50和LD39050PU33R這些器件為柵極驅動(dòng)，BEC輸出和MCU電源提供適當的電壓。
另外STSW-ESC001V1是STEVAL-ESC001V1的無(wú)傳感器FOC參考設計程式
用于STEVAL-ESC001V1板的此程式軟件包為無(wú)人機電子速度控制器（ESC）實(shí)施了無(wú)傳感器的磁場(chǎng)定向控制（FOC）。 它包括當電動(dòng)機失速時(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)機控制固件，用于通過(guò)ST Motor Profiler操作STEVAL-ESC001V1參數的PC軟件插件以及項目文件。 適用于ST電機控制工作臺（STSW-STM32100）。
無(wú)傳感器FOC算法驅動(dòng)電動(dòng)機，固件通過(guò)PWM信號接受來(lái)自大多數常見(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)機參數信息，可幫助您快速使無(wú)人機飛行。
網(wǎng)頁(yè)如下
?場(chǎng)景應用圖
?產(chǎn)品實(shí)體圖
?展示板照片
?方案方塊圖
?無(wú)人機架構
?核心技術(shù)優(yōu)勢
基于磁場(chǎng)定向控制（FOC），STEVAL-ESC001V1中使用了更復雜的控制算法;它的特點(diǎn)：
?更好的扭矩控制
?負載快速變化時(shí)的電機電流調節
?減振
?主動(dòng)制動(dòng)功能
?更高的效率
?降噪
?實(shí)時(shí)監控轉子轉速
?減速期間的能量回收
?方案規格
· 完整的電子速度控制器參考設計，實(shí)現無(wú)傳感器FOC算法
· 專(zhuān)為配備6S LiPo電池的無(wú)人機或具有等效DC電源的系統而設計
· 電子速度控制器準備好與任何標準飛行控制單元（FCU）通信：PWM或CAN
· 溫度過(guò)熱保護
· 標稱(chēng)工作電壓范圍：3S-6S鋰電池直流電壓等級（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.
· 提供完整的預配置程式包（STSW-ESC001V1）
· 由ST電機控制軟件SDK和ST電機分析儀支持
· 緊湊的PCB設計：29.1 x 58 mm
更多目標應用：
· 遙控車(chē)輛的電機驅動(dòng)：電動(dòng)汽車(chē)，直升機，卡車(chē)等
· 任何三相BLDC或PMSM電機應用
· 符合RoHS和WEEE標準
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