直流有刷电机驱动原理图设计（一） 一、 项目名称：《直流电机驱动器设计》 二、 原理图设计第一部分 大家好，今天我们开始对直流电机驱动器项目进行原理图的设计，我们按照上次给大家分享的项目需求分析来着手，根据功能划分来设计各自对应的电路模块。 我们先来回顾一下这个控制器要实现的功能： 1.电压采集。 2.电压保护。 3.LED灯状态显示。 4.实现电机正反转调速控制。 大家看到上面要实现的4个功能，这些功能的实现都需要提供电源。所以我们需要设计一个电源模块，这个模块可以给单片机进行供电、给电机进行供电。 那么通过上次的分享，我们已经确定了Vbus电压为5V，所以整个电源模块的输入电压我们就可以定为5V，这样只需要通过一个线性电源就可以得到单片机的供电电压。 5V的输入，我们可以使用一个3.96mm间距的2pin的接线端子输入，那么为了给后级提供能量，一般我们在电源输入处会加一个大的电容，这个大电容的选型主要考虑容值和耐压，关于容值一般我们可以通过经验法来选择，可以通过示波器观察纹波来进行电容容值的调整，调整的依据为：若纹波大，则加大电容的容值，若纹波小则可以减小电容的容值。具体调整到项目要求的纹波范围内即可。当然电容容值大肯定纹波小，能满足要求，但是可能价格就会偏贵，所以需要合理的选择电容的容值，当然有时候也需要考虑库存、通用品，如果自己公司库存有合适的电容也可以直接拿来用，或者有些电容容值可能偏大，但是属于通用品，这样价格也会便宜些，所以电容的选取不是一成不变的，大家心里要清楚。 关于耐压的选取，一般可以考虑电源结点处电压的1.5倍-2倍之间，同样耐压的选取也需要结合上面提到的库存和通用品考虑，在这两个条件不满足的前提下，再使用我们讲的选取方法进行选择。 然后大电容旁边一般都会并联一个容值为104的瓷片电容，用于滤除高频干扰，这样就可以得到对应的电路图了。
接下来，需要选择一个线性电源，把5V降到3.3V给单片机进行供电，这个线性电源芯片可以选用常用的AMS1117-3.3V，同样输出的3.3V后面带有负载，所以3.3V也需要增加一个大的储能电容和小的瓷片电容。 然后我们可以加一个电源指示灯，用于电源供电指示。最终的电源模块的电路图如下图所示：
这样电源模块对应的电路就设计好了。然后需要用单片机来实现相关功能的控制，所以就需要设计单片机最小系统模块了。根据上次我们选用单片机型号STM32030F4P6，则可以设计出如下图所示的最小系统：
大家看上面的图，对于单片机的供电，我们一般都会采用一个大电容和一个小电容，同样大电容作为储能电容，小电容作为滤波电容，大电容的选型一般容值在10uF即可，当然有的单片机会在手册中给出具体的电容容值参数，我们也可以参考手册进行选取。 然后，单片机的复位引脚的话，我们外面只接了一个104电容，那么，我们说上电外部复位的话，需要复位引脚为低，这样的接法能否保证单片机上电复位引脚为低呢？那么，为了了解这个问题，我们就要查看单片机的数据手册了。
大家可以看到上图中有一个Rpu上拉电阻，这样当单片机上电时会从VDD出发经过电路Rpu对外面的0.1uF电容进行充电，那么0.1uF电容充电时，等效于短路，所以此时复位引脚就变为低电平了，此时单片机就实现了外部复位，随着电容充电的进行，电容充满之后，复位引脚就是高电平，此时就完成了整个外部复位过程。 所以，综上分析，我们原理图中的104电容是可以实现外部复位功能的。
然后，我们再来看图中的BOOT0引脚，这个引脚可以配置单片机初始上电时启动的方式，一般我们都是默认从Flash启动，所以这个引脚我们下拉到低电平即可。
关于BOOT的配置方式及启动方式，可以参照上图。 那么以上就是单片机最小系统模块的设计讲解，接下来我们要实现LED灯的控制，所以需要使用一个单片机的IO口来控制LED灯，对应的电路如下图所示：
接下来，要实现电机调速的话，我们在讲项目需求分析的时候讲过可以通过电位器的方式调整，电位器的话属于模拟量，所以我们需要将电位器接到单片机的AD引脚，具体电路如下图所示：
图中的102电容是一个滤波电容，这样可以滤波一些高频干扰。 然后，我们需要对电压进行采集，用于电压保护，而Vbus电压是5V，我们单片机的供电电压是3.3V，所以我们需要对Vbus电压进行分压，分压的话，可以选用两个电阻来实现。 那么具体分压的电压选多少合适呢？这里需要给大家强调一下，一般将分压电压设在单片机的供电电压的一半为宜，那么如果电压小了会有什么影响呢？如果电压小了可能会导致分辨率不够。 如果电压过大呢？是不是当电压波动的时候，分压的电压会超过单片机的供电电压啊？这样是不是可能损坏单片机啊？因此电压选择在中间位置是最佳方式。这样就可以得到下图所示的电压采样电路。
然后，我们再来说下图中D5二极管的作用，它是用来保护单片机引脚使用的，怎么实现这个保护功能呢？ 我们来看下，图中D5的负极接了3.3V，那么我们说一个二极管的导通是不是当正极大于负极0.7V（假设二极管导通电压为0.7V）时，二极管就导通了，这样二极管两端是不是就是0.7V的压降，这样负极是3.3V的话，那么正极最大就是3.3V+0.7V = 4V，那么4V的话，一般3.3V的单片机是可以承受的，所以这样就实现了单片机引脚的保护功能。 然后，C11电容的作用也是滤除高频干扰。以上就是电压采样模块的分析。 接下来，使用单片机的话，我们需要将我们编写好的程序下载到单片机中，所以需要有对应的下载电路。下载和仿真这款单片机使用的是SWD协议，所以我们只需要按照协议将接口引出即可，对应的电路如下图所示:
图中增加的电阻是为了破坏振荡条件，让仿真和下载更加稳定。 那么根据我们罗列的项目功能，还有H桥电机控制模块电路还没有设计，这部分的设计在下次文章中再给大家进行详细分析，最后给大家先贴下本项目的最终原理图，供大家学习参考。 本篇文章就给大家分享到这里，我们下次再见，谢谢大家！
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