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CW32电动工具产品开源

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简介:基于CW32F030K8U7为主控,FD6288预驱动控制的电动工具驱动控制板。 免责声明:项目仅供学习和开发评估参考。实际开发项目请根据需求合理选型MCU。 推荐CW32,超强抗干扰,更好稳定性!
开源协议:Public Domain
创建时间:2023-12-27 13:36:14更新时间:2024-04-29 10:38:38

描述

1.简介
在本项目中,我们使用CW32F030K8U7设计的电钻驱动板,电池使用18V电池组。建议功率100~200W;该驱动板具有欠压保护、过压保护、过流保护、堵转保护、电量检测、正反转切换,刹车等功能。可广泛应用于各类无刷电机的控制。
 
2.硬件组成
CW32电转驱动板硬件设计包含3个部分:无刷驱动电路电源控制电路单片机及外设
 
2.1无刷电机的驱动
     无刷电机的驱动又分为反电动势检测、电流采集、电源电压采集,和MOS驱动电路,MOS驱动芯片采用FD6288。
 
2.1.1反电动势检测
    根据法拉第电磁感应定律和楞次定律,转子旋转的时候会在定子绕组中产生感应电势,该感应电势的方向与绕组的电压相反,极性与励磁电压相反,故一般称为反电动势或反电势。
2.1.2电源电压采集
      在无刷电机运转过程中,需要在每个控制周期将母线电压与悬空相的端电压进行比较,从而获得反电动势过零点,在检测到反电动势过零之后,延时30°电角度即可进行换相操作。在PWM的关断时间内采集时,此时的理论的中性点电压为0V;在PWM的开通时间内采集时,此时理论的母线电压为电源电压的一半。

 

由于在TON时刻采样时需要母线电压的一半与反电动势进行比较,以确定零点的位置,所以在电路设计中,我们将直接将电源电压采集电路的分压电阻设置为200k和5.1k,为上述的反电动势采集电路的分压比的二分之一,这样ADC采集出来的值就不在需要多余的运算,减少了MCU的负担
 
2.1.3电流压采集
     本项目中使用运放对采样电阻上的电压进行放大,偏置电压为1V左右,放大倍率为11倍。
 
 
2.1.4MOS驱动电路
    本项目中栅极MOS的驱动芯片使用的是FD6288。FD6288T&Q 是一款集成了三个独立的半桥栅极驱动集成电路芯片,专为高压、高速驱动 MOSFET 设计,可在高达+250V 电压下工作。FD6288T&Q 内置 VCC/VBS 欠压(UVLO)保护功能,防止功率管在过低的电压下工作。FD6288T&Q 内置直通防止死区时间,防止被驱动的高低侧 MOSFET 直通,有效保护功率器件。FD6288T&Q 内置输入信号滤波,防止输入噪声干扰。
2.2电源控制电路
 
2.2.1电源上电逻辑
(1).当手电钻上的滑块按下时,上图中的NO_4和NO_5会连在一起,VIN将通过二极管和限流电阻流经三极管的基极,最后返回电源负极。
(2).Q3三极管基极正偏,三极管导通。
(3).Q1三极管基极接地,三极管导通。
(4).VIN经过稳压二极管后电压降为11.5V左右。
(5).经过一个LDO,11.5V的电压被稳到了5V,用于给单片机供电。
(6).当单片机得电后,会将ON-OFF_CONTROL引脚拉高,使Q3三极管一直处于开通状态,整个电源部分完成自锁。
 
2.3单片机及外设
    本项目使用的是CW32F030系列的MCU,其采用先进的处理器架构和高频率运行的CPU,具备较高的计算能力和响应速度。它可以处理复杂的算法和任务,并且在实时性要求较高的应用中有良好的性能表现。并且CW32通过优化的电源管理技术和低功耗设计,可以在工作时保持较低的功耗。CW32是一种广泛应用的单片机,具有庞大的开发社区和资源支持。开发者能够方便地获取到丰富的官方文档、软件开发工具和例程等,以及来自其他开发者的经验分享和技术支持。
 
 
2.3.1 单片机核心系统
 
3.程序编写说明
直流无刷电机由于定子绕组的反电动势与电机的转速成正比,所以电机在静止时反电动势为零或低速时反电动势很小,此时无法根据反电动势信号确定转子磁极的位置。因此,反电动势法需要采用特殊启动技术,从静止开始加速,直至转速足够大。通过反电势能检测到过零时,再切换至直流无刷电机运行状态。这个过程称为“三段式”启动,主要包括转子预定位、加速和运行状态切换三个阶段。这样既可以使电机转向可控,又可以保证电机达到一定转速后再进行切换,保证了启动的可靠性。
具体程序拆分说明请阅览飞书链接:
软件资料开源在工程附件内。
演示视频及软硬件讲解,请在B站内关注我们,ID:CW32生态社区
如有问题,可关注 CW32生态社区 微信公众号,并联系我们。
产品开发如需芯片选型或技术支持,请联系CW32生态社区李工:18769458853(微信手机同号)
 

设计图

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