【经验】晟矽微电电机专用DEMO_V1.0使用说明

为了方便大家后续多使用晟矽微电的MCU做电机开发测试，DEMO板采用上下板形式，下板为驱动和功率板，上板为控制板。

晟矽微电MS32F031上板

晟矽微电电机专用DEMO功率驱动板

一、电源部分

电源主DCDC变换部分以LM5007芯片为核心，建议直流电源输入范围为18-72V，电源电路如下图所示。

LM5007及外围电路

根据使用习惯，如果不需要15V电源而需要12V电源，只需要把图中的R7阻值改为3.9K/1%精度即可。为了调试方便，功率电源输入部分和整个功率板的输入部分使用P3端子隔开，需要给功率电源供电的时候只需要把P3用跳帽连接起来。

P3所在硬件电路位置

P3所在硬件电路的位置如上图所示。整个功率板的输入电源端子P1上图也可以看出，上端为输入正极，下端为输入负极。保险丝端子为了调试方便已经短接取消。

目前晟矽微电的MCU都最大支持5V的VDDA电源，所以电源采样部分可以根据自己的实际使用需求调整电阻R9和R14的值（比如输入电源为21V，则此时MCU_Vpower采样值为1V，对应的MCU采样得到的数字值为820左右）。

电源电压采样电路

15V转5V电路采用常用的78M05芯片，更大的输出电流满足客户更多的应用需求。

7805电路

对于大功率使用场合7805并联电阻R1分流，降低7805发热量。

二、驱动芯片输出部分

驱动芯片电路

驱动芯片选用南麟的LN4303，有效输入电平状态为上高下低，使用的时候请注意修改MCU的PWM输出有效电平极性。

上板的MCU六路PWM输出默认使用定时器Timer1作为PWM调制定时器，默认使用PA8---PA10及PB13---PB15作为Timer1的六路PWM输出。具体的复用规则和使用方法可以参照MS32F031的数据手册和用户手册。

MS32F031数据手册复用功能说明

上板的MCU六路PWM输出引脚

三、功率输出部分

功率输出采用TO220封装的mosfet，对于使用正弦的方案，默认使用双电阻采样方案和单电阻方案，同时也预留三个mosfet内阻Rdson采样方案，可以根据客户自己的使用需求，只需要上板采样引脚做相应的更改即可。

功率mosfet输出电路

四、霍尔接口电路

考虑到MS32F031内置三路运算放大器及两路比较器，所以在引脚使用的时候霍尔的三个输入引脚采用Timer2的三个复用引脚，时基也使用Timer2，使用Timer2作为霍尔时基的一个很大好处是Timer2是32位定时器，在做时间计数的时候效果更好。由于引脚的使用分配问题，使用PA15作为T2_CH1引脚，使用PB3作为T2_CH2引脚，使用PB10作为T2_CH3引脚。对于使用霍尔传感器作为无刷电机位置传感器的场合，使用CH1-CH3可以使用MS32F031自带的霍尔模式，这样可以使您的使用更简单化。

MS32F031的PB端口复用映射表

Timer2的霍尔模式介绍

霍尔接口电路

上板的MCU霍尔接口

五、编码器接口

除了霍尔接口之外，demo板还预留了编码器接口电路，方便客户使用光编码器或者磁编码器等位置传感器得到位置信号。编码器计数器选择Timer3，编码器的AB端分别对应PB4映射的T3_CH1和PA7映射的T3_CH2，Z信号连接PB11。关于编码器模式的使用说明可以参考MS32F031的数据手册和寄存器手册。

编码器接口电路

上板的MCU编码器接口

六、反电势采样电路

反电势采样电路

反电势采样电路如上图所示，根据实际给定电压确定电阻分压比例。反电势采样对于MS32F031的PA0---PA3端口。PA0---PA3端口同时还对应MS32F031的内部自带比较器1的三个同相输入端和一个反向输入端，这对于使用无传感器模式的直流无刷电机控制方式选择很实用，既可以使用软件计算的“ADC模式”，也可以使用基于内部比较器的“比较器模式”，也可以两种模式同时使用。三个反电势采样的中性点电路在上板中，电路如下图所示。

反电势采样中性点

关于内部自带的比较器1的内部结构可见下图，从图示可以看出，比较器的同相输入端也可以来源三个内部自带运放的输出端；比较器的反向输入端除了可以选择外部引脚，还可以选择内部来自模拟电源的分压，这在外围IO口紧张的情况下，通过适当改变反电势采样的分压比然后使用内部模拟电源分压做反向输入端，将对节约IO口很有帮助。比较器1的输出端同时级联到其他Timer，对于直流无刷电机的无传感器控制将很有用。

MS32F031比较器1内部结构图

七、IIC电路

对于有些使用EEPROM的客户，DEMO板也预留IIC接口电路，使用24C02芯片，可以方便程序调试可电机控制相关参数读取。对应使用MCU的PB6和PB7的复用映射AF0功能。

IIC接口电路

MS32F031的IIC接口

八、其他下板电路

DEMO板配备5V电源的指示灯电路，5V电源正常的时候可以看到指示灯D6常量。另外配备两个用于调试观察的指示灯电路，连接对应的IO口为PB8和PB9。

LED指示灯相关电路

两个按键电路方便用户调试启停正反转等功能，对应的IO口为PB12和PA11。

按键电路

旋转电位器电路用于模拟输入信号的给定，连接到MS32F031的PB0口。

旋转电位器电路

九、上板运算放大器电路

MS32F031自带三个运算放大器，母线峰值电流连接到运算放大器3（在做FOC及对母线峰值电流相应有要求的场合，建议用户使用ADC的反序采样），对母线电流的峰值采样采用差分电路方式，根据需求的放大倍数更改R1、R2、R3、R5、R6的阻值。R5和C2组成的母线电流滤波电路可以方便用户做一些有关恒功率控制相关的应用；滤波之后的电流连接到PB2口（注意，此处PB2也映射到AN5，使用的时候需要留意）。需要特别说明的是，自带的运算放大器不仅仅支持外部放大倍数设置，还支持内部固定几档放大倍数，用户可以根据实际需要在画上板的时候做相应改动。

母线电流放大相关电路

MS32F031的运算放大器1端口

运算放大器的内部结构图

相电流采样支持双电阻模式，使用内部自带的运算放大器2和运算放大器3对相电流采样进行放大。特别指出，如果用于需要使用MOS的内阻采样，只需要更改上板的设计，将运算放大器2和运算放大器3的同相输入端改变为三相电压即可。

相电流采样放大电路

需要特别说明的是，由于内部自带的比较器2的同乡输入端支持运算放大器1---3的三个输出端和C2P选择，所以对于过流保护停机的应用，可以方便的选择母线电流放大器的输入输出端或者相电流的放大器输出端。做过流保护的时候可以支持滤波系数选择，支持停止PWM输出的停机保护，在电机应用上更方便。

比较器2结构图

除上述功能之外，上板还支持UART调试，所有相关需要使用的引脚都由双排针引出，方便用户使用。

MCU的UART端口

双排针信号引出端口