TIDA-00916

用于无人机 ESC 的无传感器高速 FOC 参考设计

TIDA-00916

设计文件

概述

ESC 模块对于非军用无人机以及需要更高效机型(能提供更长飞行时间、更优动态性能以及更平稳且更稳定表现)的用户而言,是重要的子系统。该设计实现了一种常用于无人驾驶飞行器 (UAV) 或无人机的电子调速器 (ESC)。

速度控制采用无传感器方式,电机已使用 FOC 速度控制在高达 1.2kHz 电气频率(使用 6 极对电机时为 12kRPM)的频率下进行了测试。我们面向无人机 ESC 的高速无传感器 FOC 参考设计可提供出色的 FOC 算法实现,以实现更长飞行时间、更优动态性能和更高集成度,从而减小电路板尺寸并减少 BOM 元件。使用 TI 的 FAST™ 软件观测器,利用 InstaSPIN-Motion™ C2000™ LaunchPad 和 DRV8305 BoosterPack 实现无传感器高速 FOC 控制。

特性
  • InstaSPIN-FOC™ 无传感器 FOC 可实现超高动态性能。采用 3 节锂聚合物电池完成高达 12,000 RPM 的转速测试
  • 高动态性能:在 0.2 秒内可实现 1 kRPM 至 10 kRPM(电气频率 100Hz 至 1kHz)转速,可提供高性能偏航和俯仰运动
  • 具备快速反转能力,可实现滚动运动
  • 由于 FOC 在方波换向上的效率更高,因此飞行时间更长
  • 更高的 PWM 开关频率,经测试最高可达 60kHz,可减少低电感/高速电机的电流/扭矩纹波并避免对超声波传感器的干扰
  • 得益于 InstaSPIN-FOC 的自动电机参数识别功能(自动调谐无传感器 FOC 解决方案),可加快产品上市时间
  • 通过绕组电阻变化估算电机温度,以在临时过载情况下保护电机免受损坏
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我们开发的全面组装电路板仅用于测试和性能验证,不可用于销售。

设计文件和产品

设计文件

下载现成的系统文件,加快您的设计过程。

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参考设计概述和经过验证的性能测试数据

TIDRP39.ZIP (442 KB)

设计元件、引用标识符和制造商/器件型号的完整列表

TIDRP38.ZIP (291 KB)

设计布局和元件的详细原理图

产品

在设计中包括 TI 产品和可能的替代产品。

C2000 实时微控制器

TMS320F28069M-Q1具有 90MHz 频率、FPU、VCU、CLA、256KB 闪存、InstaSPIN-MOTION 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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AC/DC 和 DC/DC 转换器(集成 FET)

LMR16006具有低 Iq 的 SIMPLE SWITCHER® 4V 至 60V、600mA 降压稳压器

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BLDC 驱动器

DRV8305具有电流分流放大器和 SPI 的最大 45V 三相智能栅极驱动器

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C2000 实时微控制器

TMS320F28069M具有 90MHz 频率、FPU、VCU、CLA、256KB 闪存、InstaSPIN-MOTION 的 C2000™ 32 位 MCU

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MOSFET

CSD18540Q5B采用 5mm x 6mm SON 封装的单路、2.2mΩ、60V、N 沟道 NexFET™ 功率 MOSFET

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C2000 实时微控制器

TMS320F28068M具有 90MHz 频率、FPU、VCU、256KB 闪存、InstaSPIN-MOTION 的 C2000™ 32 位 MCU

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技术文档

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类型 标题 下载最新的英语版本 日期
* 设计指南 适用于无人机 ESC 的高速无传感器 FOC 参考设计 英语版 2018-6-11

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软件开发

应用软件和框架
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