電機(jī)控制異常案例分析

電路設(shè)計(jì)中，經(jīng)常在一些信號(hào)發(fā)送端和接收端的連接中串聯(lián)一個(gè)電阻，這里電阻的作用有很多種，有的場(chǎng)合是為了防止信號(hào)振鈴，有的時(shí)候是為了保護(hù)芯片，有時(shí)時(shí)候是想降低信號(hào)的上升沿。今天要講的是一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的案例，其中有關(guān)于這個(gè)電阻。

某家電產(chǎn)品上有一個(gè)無(wú)刷電機(jī)，我們開發(fā)的電控板需要去驅(qū)動(dòng)這個(gè)無(wú)刷電機(jī)，這個(gè)電機(jī)內(nèi)部自帶電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，電機(jī)自帶三根線，一根12V供電，一根地線，剩下一根是PWM信號(hào)調(diào)試線。第一次我們的電控板做出來(lái)后，測(cè)試驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)控制一切正常，等第二次樣機(jī)階段，做了10臺(tái)機(jī)器，發(fā)現(xiàn)其中5臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)速不受控制，檔位調(diào)速不起作用。我們電控板的電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口如下圖，很簡(jiǎn)單，單片機(jī)直接輸出一個(gè)PWM信號(hào)給到電機(jī)調(diào)速。

經(jīng)過(guò)和電機(jī)供應(yīng)商溝通，確認(rèn)了軟件PWM信號(hào)頻率沒有問(wèn)題后，而且電機(jī)供應(yīng)商使用他們自己的測(cè)試工裝測(cè)試了電機(jī)，測(cè)試運(yùn)行正常，調(diào)速也沒有問(wèn)題，電機(jī)供應(yīng)商回復(fù)應(yīng)該是我們電控板的問(wèn)題，拿到電機(jī)控制異常的機(jī)器，測(cè)量電機(jī)接口電壓電源和PWM信號(hào)一切正常，我們的工程師說(shuō)電控板沒有問(wèn)題，一切正常，問(wèn)題出在電機(jī)，是電機(jī)出了問(wèn)題。而電機(jī)供應(yīng)商說(shuō)不正常的電機(jī)他們測(cè)試一切正常，雙方各執(zhí)一詞。

內(nèi)部討論后，讓電機(jī)供應(yīng)商提供了電機(jī)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)板的原理圖，我們?cè)囍檎以颍缦聢D，電機(jī)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)采用峰岹的FT8213方案，F(xiàn)T8213 是一款三相、無(wú)傳感器 FOC 控制直流無(wú)刷馬達(dá)驅(qū)動(dòng) IC，內(nèi)置 Rdson 1Ω驅(qū)動(dòng) MOS，調(diào)速接口可選擇 PWM、模擬輸入、I2C 調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。下圖是FT8213的芯片相關(guān)參數(shù)。

電機(jī)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)板原理圖

我們電控板的發(fā)出的PWM信號(hào)送到FT8213的speed引腳，從而控制電機(jī)調(diào)速，仔細(xì)檢查供應(yīng)商提供的電機(jī)驅(qū)動(dòng)板原理圖（上圖），發(fā)現(xiàn)來(lái)自我們電控板的PWM信號(hào)，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)板內(nèi)部是通過(guò)一個(gè)隔離二極管到達(dá)FT8213的調(diào)速SPEED引腳的，SPEED引腳上拉到5V.當(dāng)電控板單片機(jī)發(fā)出的PWM電平信號(hào)為高時(shí)，二極管截止，F(xiàn)T8213的調(diào)速SPEED引腳被上拉到5V高電平，但當(dāng)電控板單片機(jī)PWM電平信號(hào)為低時(shí)，二極管導(dǎo)通，5V經(jīng)10K上拉電阻,二極管，1K電阻到地分壓后，F(xiàn)T8213的調(diào)速SPEED引腳檢測(cè)到的低電平電壓約為1V. （電流流向如下圖）。查看FT8213的芯片手冊(cè)，SPEED引腳輸入的低電平不能超過(guò)0.6V。（如下圖）顯然此時(shí)的1V已經(jīng)大于這個(gè)0.6V了，就造成FT8213Q無(wú)法正確識(shí)別PWM的低電平，從而電機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)法控制。到此，真相大白。解決方案為將串聯(lián)的電阻改小，改為100歐姆，測(cè)試之前電機(jī)調(diào)速不正常的機(jī)器全部恢復(fù)正常，改電阻之后，PWM為低時(shí)，speed引腳約為0.6V,有一定風(fēng)險(xiǎn)，為保證產(chǎn)品批量穩(wěn)定性，和電機(jī)供應(yīng)商溝通，將電機(jī)內(nèi)部二極管改為肖特基二極管，肖特基二極管的正向壓降更低，確保送到speed引腳的低電平小于0.6V.留有余量。后續(xù)量產(chǎn)一切正常。

PWM為低時(shí)的，電流回路

低電平最大值要求

電路設(shè)計(jì)中，任何元器件的參數(shù)設(shè)定，不能只憑經(jīng)驗(yàn)，要根據(jù)實(shí)際情況，多了解溝通負(fù)載的真實(shí)狀態(tài)，這樣才能做到不翻車，或者盡量少翻車。

審核編輯：湯梓紅