版本说明

该项目V1.0版本均已验证，V1.1版本微调了电容位置，使得可以横向放置容纳更大体积的电容。

实物见下图(左: 电容平放, 右: 电容立放)

 

项目遵守MIT协议开源，欢迎自由模块化定制商用。如果对项目设计有问题欢迎评论区或私信指出

背景介绍

有刷电机PWM调速是一种通过调整脉冲宽度调制（PWM）信号来控制有刷电机转速的技术。PWM信号是一种方波信号，其高电平时间和低电平时间之和称为周期，而一个周内期高电平时间(Pulse width)与整个周期时间(Period)的比例称为占空比(duty cycle)。通过改变PWM信号的占空比，可以控制有刷电机的平均电压，从而实现调速。 实现此功能的硬件称为有刷电调.
下图: PWM本质是一种方波信号

有刷电机的转速与施加在电机两端的平均电压大致成正比，因此，通过调整PWM信号的占空比，可以控制电机的平均电压，进而控制电机的转速。当PWM信号的占空比增加时，电机的平均电压也会增加，从而使电机转速升高；反之，当占空比减小时，电机的平均电压降低，电机转速也会相应降低。

 

有刷电机PWM调速具有控制简单、响应速度快、调速范围宽等优点，因此在许多应用场合得到了广泛应用，如模型车、无人机、电动工具等。通过合理的PWM调速设计，可以实现电机的平稳启动、精确控制和平滑调速，提高电机的运行效率和性能。

 

特性

1. 操作简单：焊上所有元件，上电灯亮，短接两个插头即启动，无需单独适配代码。

2. 使用高质量元件，较市售电机调速器发热小*，模块可靠性高

3. 设置齐全：内置保险，兼容12~20V直流电压*，可用于控制额定电压5~35V的各种有刷电机。

4. 兼容大部分单片机、xx派、PWM发生器的控制逻辑

 

*针对同等价位的调速器

*使用大功率的电源供电

单路双开关

该项目主体为 “半桥电路” , 各部分元件及接法如上图，可用于控制直流电动机、步进电动机或其它负载。它由两个MOSFET晶体管(简称MOS)组成，直接连接电源正的通常叫上管，直接连接电源负的通常叫下管，上管下管构成两个串联的开关，电源正与上管下管连接处分别连上电动机的两个电极。输入的PWM信号控制MOSFET晶体管的导通和关断，从而控制电动机的电流方向和大小。通过改变PWM信号的占空比，可以调节电动机的速度。设计的主要目的是为了驱动几个标定12V 24W有刷电机，该驱动器也可以用于LED调光、加热台控温等用途。

 

单路单开关

在该项目中，由二极管替代一路开关，同时使用一个较大封装的MOSFET晶体管，更加适合作为开关使用。

 

控制方式

 

物理开关控制

组装完成后，在电路SIG与GND端之间加上一个物理开关，物理开关闭合时，电路有输出电压，断开时电路输出电压为0。

简单调试介绍见视频

 

PWM数控

将电路SIG与GND端之间分别连接上MCU，PWM发生器或其他信号源的GND与PWM输出端，配置MCU或xx派输出PWM控制信号。

输出平均电压=（1-PWM占空比）×电源电压

PWM载波频率建议设置在1kHz至100kHz之间，

例如对于电机驱动，输入电压=20V，输出平均电压=12V，工作电流约为1A，该情况下应该配置占空比为：

（1-12÷20）=0.4（40%）

 

元件选择与替换建议

电源端(电源插座)：

原装插头型号：Foxconn JPD1030-H224, 单价1.5RMB(TB)

输入端DC插座的“额定电流”必须大于输入电流; 输入电流公式：输入电流=电机实际功率÷输入电压

原装连接器适用于输入电流0~5A, 输入电流>5A时，建议使用大电流的连接器。

电机功率<50W时：

单开关：AON6414AL + 20A肖特基二极管

双开关：AON7544(一板两个，已验证)

IC：EG2103(已验证)

保险丝：标称电流10A的慢断保险丝

50W以上建议采用5x5mm或更大封装的MOS并加强散热，同时在MOS驱动电路上添加适当电路防止震荡。

实际使用中也可以选用库存或其他元件替代，但电路性能可能会受到影响，已验证的替代方案将于附件中给出。

 

外壳与外壳维护

外壳使用4个m.2螺丝固定, 可以只安装下壳, 也可以安装上下壳.

实验的模具如图所示

上: 外壳主视图(已上色)

下: 外壳侧面视图(已上色)

注意, 使用SLA、PLA工艺制作的外壳可能会受热变形或熔化, 为了减小火灾隐患, 建议使用金属外壳或者耐热PP或PC材质开模.

 

更多使用及操作建议见附件(用户手册.pdf)