WPI-250W 低压马达 EVM 介绍

一、前言

本文介绍了一款由 WPI 设计的 250 瓦电机开发板。这个开发板旨在为电机控制和应用开发提供一个强大而灵活的平台。电机控制在许多领域中发挥著关键作用，包括工业自动化、机械设备、电动车辆等。我在设计这个开发板时注重实用性、可扩展性和高性能，旨在为开发人员和工程师提供一个优秀的工具来探索电机控制的各个方面。

二、EVM 的规格及优势

• EVM 规格 :
  1. 输入电压 / 额定电流： AC 24~48V / 5.2A。
  2. 额定功率： 250W。
• EVM 优势 :
  1. 以控制卡搭配驱动板的使用方式呈现，控制卡可独立使用，透过更换控制卡的方式进行 MCU的更换，不需要额外调整驱动电路。( 上图，搭配的控制卡为AT32F413RBT7。 )
  2. 独立电源区块，可采用板上降压电路，也可由外部电源供应器提供，方便于开发中的检测。
  3. 内建 Encoder 差动讯号处理、Hall Sensor 滤波电路。
  4. 支持单电阻 / 双电阻 / 三电阻电流采样检测。
  5. 具温度感测器，能实时监测使否过温
  6. 上下臂防止同时导通保护的逻辑 IC，可避免短路时电流过大导致元件损毁
  7. 可使用 jump disable 单组 pwm 输出，方便工程师除错

三、EVM 框架图

• 在 250W 低压电机的框架中可看到，大致上可分为四大块：
  1. Power－分为桥整与降压两个部分。这张EVM可提供15V、5V、3V DC，供功率元件、MCU、通讯元件所使用。
  2. MCU－目前支援 Artery AT32F413 系列控制卡。
  3. Power Module－电机驱动元件，大多以 Gate Driver 搭配 MOSFET 或是 IPM 为主。
  4. Sensor－主要以 Current Shunt、OP放大器、温度感测器为主。

四、EVM 用料介绍

1. Buck Converter ( 15V to 5V )：采用 SGMICRO SGM61220XTN6G，4.8~28V DC 输入电压、 0~6V DC 输出、2000mA 输出电流。选料时，通常会先参考其他元件的运行电流，计算转换效率后，依照电流、电压进行选择。
2. Regulator ( 5V to 3.3V )：采用 ONSEMI NCP5501DT33RKG，2.5~16V DC 输入电压、3.3V DC 输出电压、500mA输出电流。选料时，仅需要考虑板子上使用 3.3V 工作电压的元件电流总和。
3. Operation Amplifier：采用 ONSEMI NCS20166，10 MHz 增益带宽、最大为 550 mV 偏移电压、3 V 至 5.5 V 供电电压、最大为 1.55 mA 静态电流。
4. Current Shunt：采用 VISHAY WFMA2512R0200FEA，0.02ohm、3W。选料时，需要考虑到放大倍率与 MCU ADC 精度的平衡。
5. Differential signal processing：采用 MAXLINEAR SP26LV432，可提供四组差动讯号处理。用料的选择可依照 Encoder 的输入讯号数量进行选择。
6. NAND Gate : 采用 ONSEMI MC74VHCT00A，高速 : 5ns at Vcc = 5V、低能源损耗 : Icc = 2uA 当温度 25 度时。可以防止 PWM 输出同时为高电位。
7. MOSFET : 采用 ONSEMI NTMFS10N7D2C，100 V、78 A、7.2 mohm。
8. Gate Driver : 采用 ONSEMI NCP51530，可达 700V、60ns 传输延迟、15ns 切换时间。

欲了解更多资料请联络世平集团

Kevin ( kevin.hong@wpi-group.com )

Eason ( eason.lin@wpi-group.com )