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CMSMotionEVB开发板+电路分析与电机驱动测试

菜鸟
2025-06-25 21:03:28     打赏

EVB 板由功率底板:CMSMotion_EVB_V1.0 和 MCU 主控板:CMS32M5510_MCU_EV_V1.0、CMS32M5710_MCU_EV_V1.0、CMS32M6510_MCU_EV_V1.0、CMS32M6710_MCU_EV_V1.0 组成。

各模块的分布图如图所示,主要功能模块包括:

l 电源输入:DC 12~48V电源输入,功率500W以下。

l 电源芯片:CMS6021B集成12V和5VLDO,带外部使能开关,零关断待机功耗。分别为驱动和MCU供电。

l 电源指示灯:5V电源工作正常指示。

l 用户按键:用户可配置启停功能。

l 电位器:用于模拟调速,通过P9选择。

l 串口接口:支持串口通信。

l 霍尔接口:支持开关霍尔信号接入。

l 驱动芯片:CMS6D164为200V中压三相桥电机预驱。

l 电机三相输出接口:电机U\V\W三相输出。

l MCU架板:可替换成相应的MCU主控板

 image.png

PCB可以看出电路设计布局很合理,驱动使用了CMS6D164芯片完成了6个开关管的驱动,位置放在主控芯片和NMOS之间;电源设计使用了LDO(CMS6021B芯片)进行降压,完成了30V12V5V两路电压轨的降压,输出 12V 电压给驱动供电,输出 5V 电压给 MCU 供电简化了电路设计,在图中左下角位置;CMS6021B芯片悬浮偏移电压+200V,电源电压工作范围:5V~20V, 内置 VCCVBS 欠压保护 UVLO,内置 350ns 死区时间(编程时可以省去SVPWM中的死区时间设置);CMS6021B芯片输入电压范围20V以下,所以在30V输入电路后接了一个散热电阻将电压进行分压,个人觉得这个电阻尺寸还可以设计得更大一些更有利于散热。当然输入端电压不能太高,比如如果高于30V,设计使用了前级稳压加三极管电路,使输入端电压钳位在30V,这样的电源设计简单,对于24V输入(接跳线)有较高可靠性,但是如果长期工作于48V输入电压,这一块电路散热比较大,可以使用buck电路替换,而且散热电阻也需要在反复测试后再确定尺寸和阻值(因为它有2个任务散热和分压);

image.png

电机驱动电路:电机功率驱动 NMOS Q1Q3Q4Q5Q6Q7。为 TO-252-2 封装、耐压 60V80A 持续电流、内阻 8.5mΩ。R18R19R20R55 采样电阻选用 0.02R/2W 电阻,最大电流 10A

image.png 

相电流采用 3 0.02R 电阻采样,通过单片机内置 PGA 将相电流信号放大,由于通过桥臂电阻采样到的电压信号有负值,为了能得到准确信息,内部 PGA 有偏置电路。如图所示,经过Vref/2的偏置之后,通过 MCU 内部 PGA 放大,运放直接输出到内部 ADC 读取电流值。

image.png

程序可以使用2电阻采样也可以使用3电阻采样,阅读代码还有单电阻采样程序,只需要简单设置 参数Config_Shunt_Mode就可以在不同采样方式之间切换。在para_define.h文件中有如下宏定义:

#define  Single_Shunt               (0)                      

#define  Double_Shunt              (1)                      

#define  Treble_Shunt               (2)                      

#define  Config_Shunt_Mode      (Single_Shunt)

设置为单电阻采样方式进行电机测试实验,但是电机运行情况不是很稳定,然后将相电流采样方式切换成双电阻采样,运行就稳定了;在电脑安装好stmstduio软件,这个软件可以通过stlink实时采集驱动芯片数据,并且以曲线图形方式显示,有利于动态观察电机运行过程。上电运行,有如下结果显示:

 image.png

 

以及观测角度:

 image.png

代码编写基本上符合以下框图:

image.png

比如PARK变换代码:

stru_Curr_dq.Id = ((stru_SinCos.Cos * stru_Curr_alphabeta.Alpha)>>15)  + ((stru_SinCos.Sin * stru_Curr_alphabeta.Beta)>>15);  

stru_Curr_dq.Iq = ((stru_SinCos.Cos * stru_Curr_alphabeta.Beta )>>15)  - ((stru_SinCos.Sin * stru_Curr_alphabeta.Alpha)>>15);

与框图中park变换对应;从开发学习的角度这块开发板都是很好的选择,当然为了技术保密的需要厂家也封装了角度观测器等代码。

最后,给出电机接线图:


 image.png

视频在下面的回复中。





关键词: CMSMotionEVB     电机     驱动     电路分析    

菜鸟
2025-06-25 21:38:19     打赏
2楼

https://www.bilibili.com/video/BV1LHKnznEk8/?vd_source=b5e02f04c10c634f5b6c15c0da3665e8

经过实测发现还是2电阻采样运行更加稳定!!!以上是电机2电阻采样运行视频


院士
2025-06-27 12:18:32     打赏
3楼

学习了,谢谢分享。



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