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自制BLHeliS 1s电调

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楼主
发表于 2021-9-30 23:47 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 felixzju 于 2021-9-30 23:47 编辑

之前看了很多大神讲解电调原理的帖子和多个电调的电路。前段时间心血来潮,画了一个基于BLHeliS的1S电调。
BLHeliS是开源的电调固件,个人觉得可以看作是BLHeli的一个分支吧,其他分支包括Atmega主控。带有S后缀的BLHeliS主控是SiliconLabs公司的EFM8BB21单片机。

目前自己见到的BLHeliS电调都是EFM8BB21配合MOS驱动器,FD6288Q来实现的,而FD6288Q驱动器工作电压5V,决定了这一类电调只能用2S或更高串联数的电池
但是自己目标是用来驱动小电机、安装在小飘飘机上。所以打算试着做1S电调,就不能用MOS驱动器了,而是采用电荷泵自举升压驱动全NMOS的方案。

这个电调MOS管采用SOT-23封装的AO3400,上下臂都是NMOS,手册标称耐压30V,稳态额定电流4A(估计达不到)。
MCU的3.3V工作电压也是通过SOT-23封装的稳压器提供。

由于接收机需要5V,就使用国产的Boost电源QX2304L50T实现。

原理图、PCB、3D模型如下图。








设计完成后就是PCB发FAB打样,焊接。

做好的电调实物见下图,不含线重量1.9g,含电源、信号、电机导线的重量就上升到6.4g了。
对了上面原理图有个BUG,就是驱动上臂NMOS的BJT基极没有加限流电阻。后来发现BJT发热有点明显,自己就切割了PCB上的走线,刮开阻焊层,手动串入了1k欧姆的0402贴片电阻。










刷固件步骤省略。这个硬件对应Z-H-40版本的固件。因为自己这个电调上臂是通过BJT反相驱动,能支持PWMFET反相驱动的BLHeliS版本只有Z版。

实测,也不放图了。驱动某宝上常见的1104无刷电机带折叠桨,4V电压满油门电流约1A,持续十几秒后停机检查电调没有明显发热。



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沙发
发表于 2021-10-1 05:43 | 只看该作者
3
发表于 2021-10-1 05:57 | 只看该作者
4
发表于 2021-10-1 09:47 | 只看该作者
大神都自己做东西
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5
发表于 2021-11-18 11:40 | 只看该作者
本帖最后由 stunik 于 2021-11-18 12:02 编辑

膜拜大神!请教一下,全N的1S电调对比用PN的1S电调(类似XP-3A),优势主要是什么呢?响应速度更快一些?
另外,可不可以上下管各并一组3400扩流?
ss8050换成sot523的,双面布置可以让板子更小更轻吧?或者ss8050换成sot523的小型N管,会不会开关更快一些?
再次膜拜大神!

6
 楼主| 发表于 2021-11-29 08:37 | 只看该作者
stunik 发表于 2021-11-18 11:40
膜拜大神!请教一下,全N的1S电调对比用PN的1S电调(类似XP-3A),优势主要是什么呢?响应速度更快一些?
...

都是好问题,哈哈。
全n与pn对比,同样工艺参数和封装尺寸下,一般n管内阻更小,或节电容更小,或耐压更高,或价格更便宜。还有个好处是物料种类少,烧坏后好替换。
封装尺寸,8050就是个反相器,小封装没啥问题。我这个版本有个缺陷,8050基极忘了加限流电阻,后面你可以按照自己想法布线试试,记得把限流电阻加上,100欧姆就行。

我也不是专业的,个人理解哈,感谢关注
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7
 楼主| 发表于 2021-11-29 08:41 | 只看该作者
stunik 发表于 2021-11-18 11:40
膜拜大神!请教一下,全N的1S电调对比用PN的1S电调(类似XP-3A),优势主要是什么呢?响应速度更快一些?
...

3400并联,老外也有这样做的,把几片mos管垂直叠起来,这样并联之后门极寄生电容会变大一些,不过MCU驱动能力足够了,没啥问题。

开关速度上,我自己没看过波形。影响因素主要是前级驱动能力、负载(mos门极)的线路电阻和门极电容。现在门极电容很小,驱动能力也不像是瓶颈,所以个人感觉开关速度应该不需要额外优化
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8
发表于 2021-11-29 11:32 | 只看该作者
膜拜大神
9
发表于 2021-11-30 11:34 | 只看该作者
本帖最后由 stunik 于 2021-11-30 12:06 编辑
felixzju 发表于 2021-11-29 08:41
3400并联,老外也有这样做的,把几片mos管垂直叠起来,这样并联之后门极寄生电容会变大一些,不过MCU驱动 ...

感谢大神回复!
10
发表于 2021-12-2 17:55 | 只看该作者
felixzju 发表于 2021-11-29 08:41
3400并联,老外也有这样做的,把几片mos管垂直叠起来,这样并联之后门极寄生电容会变大一些,不过MCU驱动 ...

再次请教,按您的方案试做了一下。驱动单管3400可以运转,但是油门要到20%才启动,试了h-30、h-20固件也没有解决,不知是什么原因。另外,换小体积大电流的管子试了,有自检通过声音,但是不能运转,这个管子datasheet上,Vgs(th)最高为2.5比3400(最高1.2)高一点,但也应该在可以驱动的范围之内,是不是还需要一级升压的原因或者BB21不能直接驱动这样管子?

大电流管子具体参数如表



再次感谢大神!

11
 楼主| 发表于 2021-12-5 16:31 | 只看该作者
stunik 发表于 2021-12-2 17:55
再次请教,按您的方案试做了一下。驱动单管3400可以运转,但是油门要到20%才启动,试了h-30、h-20固件也 ...

关于启动的问题,以前看别的论坛分析blheli代码原理,启动过程中换相是开环的过程控制,直到达到一定转速、可以检测反向电动势了才转到闭环,根据反电势换相。
所以我的判断是启动油门位置跟管子参数没有关系。
建议上电前油门推到最高位,进行一次油门范围校准。校准后的数据会记录到MCU的flash中,以后就不需要重新校准了(除非更换了遥控器/接收机)
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12
 楼主| 发表于 2021-12-5 16:39 | 只看该作者
stunik 发表于 2021-12-2 17:55
再次请教,按您的方案试做了一下。驱动单管3400可以运转,但是油门要到20%才启动,试了h-30、h-20固件也 ...

Vth门限在2.5,感觉不算低,应该可以直驱。但大电流会导致电池电压降低,同时给MCU供电的ldo也有压降。
我不知道你的电路怎么设计的,可以测一下运行中母线电压有多少,存在偏低的可能。

大功率负载不太适合1S供电,个人感觉哈。1S用来飞轻负载、小飞机的。

如果用到2S电池,那么电调方案的最优选择就是常规的8bb21+fd6288q,用上专门的mos驱动芯片,这时候可选择的固件也很多
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发表于 2021-12-6 10:06 | 只看该作者
felixzju 发表于 2021-12-5 16:31
关于启动的问题,以前看别的论坛分析blheli代码原理,启动过程中换相是开环的过程控制,直到达到一定转速 ...

感谢您的回复!
油门校准过,没有解决问题。BL直接设定油门也不行。都是在20%左右启动。您制作的那个大概在多少油门启动?
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发表于 2021-12-6 10:47 | 只看该作者

准备再加一级

本帖最后由 stunik 于 2021-12-8 23:15 编辑

准备再加两级,不知是否妥当。
15
发表于 2021-12-13 10:03 | 只看该作者
请教下,我也在做xp3a 能转但刷各种版本固件,体现的情况是油门最高就80%,好像就复位了,有的固件40%
不知道是固件的问题,还是单片机重启的问题

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16
发表于 2021-12-13 10:03 | 只看该作者
或者是调参软件里边可以设置
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17
发表于 2021-12-14 21:23 | 只看该作者
hongv5 发表于 2021-12-13 10:03
请教下,我也在做xp3a 能转但刷各种版本固件,体现的情况是油门最高就80%,好像就复位了,有的固件40%
不知 ...

你的这种情况可能是因为电容小了。
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