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BLDC Expansion Boardtype
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我又来弄小风扇啦 😝
设计初期 😏
建模图
- 风扇支架：仅适配1104无刷电机(后悔了没有多开几个孔适配多几个电机)，三叶防护挡板，预期是使用尼龙材质3D打印
- 圆盘旋钮：用作电位器的旋钮帽
PCB
原理图——有误，Q1 PMOS选型错误，NCEP3040Q实际为NMOS，需替换为其他DFN-8封装的PMOS！！！
PCB 3D
PCB只设计了充电部分、调速部分，电调使用HLK-DL03，通过架桥的方式架在PCB对应焊点上，因为不会做节省成本
充电部分使用IP5306，用挺多次的了，成熟可靠，5V输出部分未使用，电机与电调全部由18650供电，5306仅作为18650的充电器和电量显示
调速部分使用TB雪松电子的调速器IC，封装为SOP8，外围电路作者已在🔗Oshwhub开源，只需在添加一个LDO、一个电位器和些许阻容即可
组装测试 😇
焊了全部的贴片和部分插件，上电测试没问题 ✅
后面发现Q1的导通条件不对，后查看是Q1选型错了，应为PMOS实际却为NMOS 😅 只能等后续买的PMOS到了才能测试了，目前测试充电功能是正常的
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😯2025/07/15 — — 3D打印件到手， 买的PMOS和一些凑运费的零件，发货后凑数的到了，PMOS没有。找店家说，PMOS缺货了，下次有货给我补发。这也没个通知 😡 😇2025/07/16 — — PMOS到手，已经换上去了，工作正常
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如图，等了5天的打印件，电机支架有个地方是弯的，虽然我是2寸桨，这个弯曲影响不算大，但是看着不舒服 🥲
组装后（忽略那根线）：
使用过两天后：
- 室内27度左右的室温，吹起来还是挺凉快的 ✅
- 1S情况下，大概50%的油门开度就已经很凉爽了 ✅
- 充电5V2A，正常 ✅
- 室外，电机的噪音OK，室内嘈杂环境噪音尚可 ✅
- 扇叶保护支架没有完全覆盖到扇叶，支架结构需要优化 ❌
- 2寸桨风力稍显不足，风向范围小 ❌
布局还可以再优化，功能还可以再丰富点，期待后续改进 ☺️
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Little Talks 🤫
用过这个小风扇近一周多后，感觉心里还是有点膈应。
不是我不想把电调集成进板子里……我是真不会做啊 😩。这几天一直在看BLDC ESC的文章和视频，每天连续看10小时以上，除了吃饭和睡觉，基本都在电脑面前坐着。现在原理懂得7788了，但还是有很多问题。
目前简中互联网上最火的几个开源电调固件，BLHeli_S、AM32、逐飞的ESC，我基本都看过了。前两位名气最大，但是我不太懂的是，它们适配很多MCU，但是就是不给原理图和接线图（可能是我没找到），我压根都不知道哪个IO对应哪个接口。
首先，BLHeli_S的代码甚至是汇编写的，代码我都看不明白（我汇编一点都不会）。使用的MCU是一个叫EFM8什么什么的，IO都占满了，没有多余的IO可供使用。其次，AM32，也是没有接线图，仓库和README乱七八糟的，说明也只有编译和烧录部分。我真好奇其他人是怎么复刻出来的 😥。
也许你会问：
“为什么要看懂代码，照葫芦画瓢按着网上的教程把代码烧录进去不就能用了吗？”
是的我一开始也是这么想的，但是后面我发现，几乎使用这些开源固件的作品和教程，电池供电无一例外都是3S~6S的，我不需要这么高的电压，我只需要2S甚至1S就可以了。但是因为自身水平的原因，没能力修改代码或原理图。而且，这些固件都是将MCU的IO口资源几乎用完了，我需要在此基础上添加电池电压检测功能、PWM输入捕获、PWM输出、IO控制路径通断，以及一些LED或屏幕显示的功能。如果是照葫芦画瓢复制一个电调出来，再添加一个MCU完成上述的功能，那就有点脱裤子放屁的感觉了。
Anyway，归根结底还是自己知识储备不足。害，还得学习啊~
Talk is cheap, show me what u known 🥱! 既然暂时不懂，就先把目前懂的记下来吧，万一以后懂了呢？
硬件方案
驱动方式
- MCU+FD6288Q+NMOS
基本上都是这种。MCU完成电机控制算法部分，FD6288Q负责6个NMOS的栅极驱动。为什么要用栅极驱动芯片呢？嘿！我也不知道，说是MCU IO不能直驱NMOS的栅极，电压不够，需要使用FD6288Q进行MOS的驱动。
优势是什么呢？带防直通死区时间控制，能防止上管和下管意外开启导致的短路。没了。
- MCU+PMOS+NMOS
这种比较少见，纯MCU控制3个PMOS、3个NPN BJT和3个NMOS的开关，不需要栅极驱动芯片，MCU IO即可控制MOS通断。据说缺点是过流能力差、速度慢，主要应用小电流电机。优点那就显而易见了，体积小，成本低，性价比高。
反电动势过零检测
R25、R27、R29与R31、R32、R33构成分压电路，分压电阻取值由电池电压和MCU ADC VREF有关。
PHASE_U、PHASE_V、PHASE_W接到MCU的3个ADC引脚上，MITTLE接到另外1个ADC引脚上。
ADC检测PHASE_x的反电动势，然后与MITTLE的虚拟中性点电压进行比较，判断某一项是否过零点。
软件实现
电机运行基本分为3个部分：
- 预定位：是预先将转子定在某一个位置上，只要持续的给较小的占空比给某一相通电即可。
- 开环转动：强制拖动电机转动，通过延时的方式依次进行换相从而迫使电机转动起来，后续通过上一次的换向时间来计算下一次的换向时间。
- 切入闭环控制：当低通滤波后的换向时间合理且达到设定的转动圈数，我们就切换为闭环控制。这里的闭环控制表达的意思是电机的换相不再是通过延时换相，而是根据过零信号来进行换相。
电流检测（可选，刷固件的需要加上这部分）
一般使用INA199这样的电流计，也有使用运放进行的电流检测。前者精度高，后者精度稍低。
三相电里的每一相电流都要检测，最后还需要检测电机母线电流。
如果不刷BLHeli_S这类固件，其实不需要检测电流这一部分，当然需不需要这部分，还得看要刷的固件是否包含电流检测部分。
电压检测
用于检测电机母线电压，以确定理论中性点电压，并将其与悬空相的端电压进行比较，从而获得反电动势过零点。
还用于锂电池的电压测量，防止电池过放电，损害电池。基本上都是使用分压电路，使用单片机ADC测量分压后的电压，一旦测量后的电压低于设定值，电池输出关闭，从而保护电池。
其他
剩下的就是一些下载电路、串口电路、LED指示灯还有电源方面的了。
- 作者:sleepfat
- 链接:https://blog.sleepfat.top/BLDC-Expansion-Board
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