概述

本方案采用極具性價(jià)比的32位MCU芯片CMS32M5533為主控，為驅(qū)動(dòng)算法運(yùn)行、速度提升及轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)精度提供保障。具有低噪音、低損耗、運(yùn)行平穩(wěn)、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)極調(diào)速等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為廣大客戶提供高性價(jià)比的、穩(wěn)定可靠的方案選擇。華秋商城&中微共同為客戶提供完整方案，包括原理圖、源程序以及應(yīng)用說(shuō)明，并可提供定制服務(wù)，更有專(zhuān)業(yè)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)提供技術(shù)支持。

MCU簡(jiǎn)介

CMS32M5533集成了 ARM? Cortex?-M0內(nèi)核、內(nèi)建嵌套向量中斷控制器。主要有并行I/O 口（支持普通輸入、上下拉輸入、推挽輸出、幵漏輸出、并可配置邊沿或者電平觸發(fā)中斷）、定時(shí)器（6位窗口看門(mén)狗定時(shí)器、32位看門(mén)狗定時(shí)器、2路可編程定時(shí)器）、SPI、 I2C、UART、PWM、 CCP、ADC、ACMP、OPA、PGA 等部件

應(yīng)用范圍  

本方案是一款具有大扭矩啟動(dòng)、兩檔扭力選擇、反轉(zhuǎn)自停、電量指示，夜間LED照明等功能的控制器產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用于汽車(chē)輪胎更換、室外架搭建、室內(nèi)房屋裝潢、貨架搭建、結(jié)構(gòu)廠房搭建、螺絲裝卸和木工鉆孔等工況。    

方案特點(diǎn) 

 l  無(wú)感啟動(dòng)順暢  l  電量指示、照明、兩檔可選、反轉(zhuǎn)自停、記憶功能  l  過(guò)流、短路、過(guò)溫、缺相、過(guò)欠壓保護(hù)、錯(cuò)誤報(bào)警指示

主要單元電路說(shuō)明  

輔助電源電路（12V&5V線性穩(wěn)壓、輸入母線電壓檢測(cè)）       

MCU 

CMS32M5333集成了 ARM? Cortex?-M。內(nèi)核、內(nèi)建嵌套向量中斷控制器。MCU負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)采集，數(shù)據(jù)處理，邏輯功能控制。  

反電動(dòng)勢(shì)采樣

無(wú)刷無(wú)感直流電機(jī)通過(guò)反電勢(shì)來(lái)判斷轉(zhuǎn)子位置，使用MCU的內(nèi)置比較器來(lái)偵測(cè)過(guò)零點(diǎn) 之前，必須先對(duì)相電壓做分壓,再經(jīng)過(guò)低通濾波以獲得低于5V的直流電壓。而判斷過(guò)零點(diǎn)的閾值，則設(shè)置為該直流電壓幅值的1/2。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載的不同，該直流電壓的幅值是會(huì) 改變的。因此，過(guò)零點(diǎn)的閾值也隨之在調(diào)整，這可由MCU實(shí)時(shí)采樣并計(jì)算而得。  

扳機(jī)控制模塊

扳機(jī)控制模塊電路可實(shí)現(xiàn)幵機(jī)上電、正反轉(zhuǎn)控制、無(wú)級(jí)調(diào)速、照明指示控制等功能。    

電量指示、溫度保護(hù)、模式切換（正轉(zhuǎn)模式下：切換高低檔；反轉(zhuǎn)模式下：切  換反轉(zhuǎn)自停功能）     

溫度保護(hù)：R26為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，R25與R26構(gòu)成分壓電路，Layout時(shí)R26靠近功率MOSFET放置。通過(guò)檢測(cè)功率MOSFET溫度變化引起的R25與R26構(gòu)成的分壓電路輸出的電壓變化來(lái)完成過(guò)溫保護(hù)信號(hào)采樣。  模式切換：MCU通過(guò)檢測(cè)MODE的高低電平狀態(tài)來(lái)完成功能切換。  電量指示：通過(guò)檢測(cè)到的不同的輸入母線電壓來(lái)點(diǎn)亮不同LED，三顆LED （LED1、 LED2、LED3）在同時(shí)點(diǎn)亮且以不同的頻率和次數(shù)閃爍來(lái)表示報(bào)警指示功能。  

功率回路     

6顆功率MOSFET按MCU給出的信號(hào)輪流導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，根據(jù)不同的MOSFET選擇合適的Rg電阻。并考慮MOSFET在極限工況下的耐電壓耐電流參數(shù)，且留有一定的余量。 

電流采樣       

采用0.001R采樣電阻取得母線電流對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)置運(yùn)算放大器放大。為了能得到準(zhǔn)確的電流信息增加偏置電路 偏置電壓由R39、R38分壓后通過(guò)CMS32M5333 內(nèi)部運(yùn)算放大器產(chǎn)生。運(yùn)放直接輸出到內(nèi)部比較器正端，當(dāng)電流超過(guò)軟件設(shè)定的值時(shí)進(jìn)入過(guò)流保護(hù)。  

PCB Layout注意事項(xiàng)

5.1布局注意事項(xiàng)  l  整體布局遵循功率回路與小信號(hào)控制回路分幵布局原則，功率部份在滿足銅箔載流量與溫度敏感器件距離的前提下，按最小環(huán)路面積布局。 

 l  芯片的放置方向優(yōu)先考慮驅(qū)動(dòng)出線，電流采樣以及反電動(dòng)勢(shì)采樣等關(guān)鍵信號(hào)。  l  布局按樹(shù)狀結(jié)構(gòu)以輸入電容為參考分區(qū)匯流，單元電路地回路按輸出回輸入原則走線。 

 l  Rsense電阻盡量靠近輸入Bulk Capacitor布局。  l  濾波電容抵近端口放置。  l  電阻分壓采樣下偏阻容盡量抵近檢測(cè)端口放置（特別是反電動(dòng)勢(shì)采樣與電流采樣相關(guān)）。  

l  驅(qū)動(dòng)Rg電阻抵近MOSFET放置。  l  NTC溫度傳感器貼近熱源放置。  

關(guān)鍵信號(hào)走線  

l  運(yùn)放電流采樣按差分走線，從Rsense焊盤(pán)中間出線，走線遠(yuǎn)離干擾源。  l  運(yùn)放基準(zhǔn)地應(yīng)與MCU為同一參考地，反電動(dòng)勢(shì)采樣地與MCU為同一參考地。  

l  敏感弱電信號(hào)線與強(qiáng)電或高頻信號(hào)線保持一定距離，例如：U, V, W,相線禁止從芯片底部走線。  l  輔助電源從輸入Bulk Capacitor出線。