10年老工程师，也有画不好的板，你中招了没？
文摘
2024-12-04 11:02
江苏
对于很多非射频之类的硬件，几乎是没有什么秘密的，即便不开源，如果要抄袭，总归是有很多办法的。说回电机驱动，这类产品因其设计特性，我们往往不担心抄袭。因为电机驱动的PCB设计，往往有很多考量在内，如果不是照搬的copy，那么，很大概率这种抄袭是达不到产品要求的。而那些真正的电机驱动老手，往往不屑于copy别人的设计，那太没必要了，对于自己的产品，由于结构及功能参数的要求可能不同，自己重新设计的产品往往更为可靠。电机控制驱动的设计，往往需要通过多重特殊考量并采用一些特殊的技术才能实现出色性能。比如，电源效率、高速开关、频率、低噪声抖动和紧凑的电路板设计。大概是很多年前，朋友公司需要开发一个产品，里面涉及了低压的无刷电机驱动，功率在100W~300W，硬件是一位做了10多年电路设计的老工程师，基本功十分扎实。但是，新做出来的板子，在调试的时候，电机一运行，程序就跑飞，甚至都没有给电机加载（负载），运行功率很低。朋友公司也是第一次做涉及无刷电机驱动的产品，有些束手无策，就找到了我们，帮忙看下问题。经过我们现场排查，发现程序代码很规范、也没有错误，原理图也很规范漂亮，也没有原理上的错误。检查到PCB设计上时，发现了我们遇到过的最多的问题：而我们仅仅是指导朋友的工程师解决地线设计问题，就解决了这款产品开发中遇到的的90%以上的问题。良好的接地平面可以为 IC 及其周围电路提供稳定的基准，避免噪声和其他振荡干扰整个电路系统。电机驱动的PCB设计，往往包含了，功率走线、模拟信号、数字信号的走线，所以我们往往使用单点接地，使得每个电路系统中只有一个物理点被定义为接地参考点，其他各个需要接地的点都直接接到这一点上，将这几个信号走线的GND加以隔离区分。这个物理点，一般是每个电路系统（功率部分、模拟信号、数字信号等）的公共点的连接，这个公共点的电气网络往往是各种GND（PGND\AGND\GND），而具体的物理点是每一个电路系统的主电容的GND，主电容往往是该电路系统中容值最大的电容，多是电解电容，而在一些紧凑型PCB设计中，因为几乎不存在电解电容，可能是MLCC贴片陶瓷电容等，但依然是最大容值的那个。这个最大容值的电容，也是当前电气系统（电源回路）的输入电源的主要滤波电容。每一个公共点，最后一级一级递增或递减或并联的直接连接在最终的物理点，这个物理点一般是整个PCB的电源输入处的电容的GND。换言之，在电机驱动设计中，为整个PCB供电的高压电源输入，经过大电容滤波，一部分电给了功率消耗，如MOS三相桥驱动无刷电机，这个大电容的GND为整个系统的接地参考，之后，电流同时流向BUCK电路，为预驱动部分提供10~15V左右的电平，预驱动输入电源主回路的GND，接在预驱动输入电源电容处的GND,再由这一点连接到前面主电源输入滤波电容的GND上。10~15V的电压，还会再流入一级BUCK或其他降压电路。转换成5V或3.3V给MCU或包括霍尔信号在内使用，一般5V居多，如果MCU是3.3V供电（如STM32），还要再从5V降压一级到3.3V。为了便于理解等，我们以支持宽电压输入（1.65V~5.5V）的CW32为例，以最低电源电平5V为例。每一级降压电路的GND回路，应接在该级输入或输出的主电容的GND上，每个主电容的GND再连接至上一级电源的主电容的GND上。而MCU侧，因为需要控制整个系统的所有信号，所以MCU侧往往包含了数字信号和模拟信号，所以，在高可靠要求下，数字地/信号和模拟地/信号也要区分。经由降压电路输出的5V电源，除给MCU供电外，往往还要给其他IC如运放、霍尔等供电，所以每个小系统的主电容的GND最终接回降压电路输出的5V主滤波电容处。在一些复杂电磁环境中，模拟地和数字地有时并非是将各自主电容上的GND直接进行电气连接，而是会通过串联磁珠，消除各信号部分间在GND回路上产生的干扰。原理在此不做赘述。整个单点接地，既包括了串联单点接地和并联单点接地，我们往往也管着这种单点接地方式叫做混合单点接地。厘清电源和地的回流路径，才能更好的对单点接地加以理解。由于篇幅有限，干扰源的问题在此不做赘述。对于单点接地，我也做了一个简单的示意图便于大家理解:![]()
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首场培训直播时间为12月6号周五晚8点
第二场直播时间报名后等公告
