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。