自制BLHeliS 1s电调

felixzju

之前看了很多大神讲解电调原理的帖子和多个电调的电路。前段时间心血来潮，画了一个基于BLHeliS的1S电调。
BLHeliS是开源的电调固件，个人觉得可以看作是BLHeli的一个分支吧，其他分支包括Atmega主控。带有S后缀的BLHeliS主控是SiliconLabs公司的EFM8BB21单片机。

目前自己见到的BLHeliS电调都是EFM8BB21配合MOS驱动器，FD6288Q来实现的，而FD6288Q驱动器工作电压5V，决定了这一类电调只能用2S或更高串联数的电池。
但是自己目标是用来驱动小电机、安装在小飘飘机上。所以打算试着做1S电调，就不能用MOS驱动器了，而是采用电荷泵自举升压驱动全NMOS的方案。

这个电调MOS管采用SOT-23封装的AO3400，上下臂都是NMOS，手册标称耐压30V，稳态额定电流4A（估计达不到）。
MCU的3.3V工作电压也是通过SOT-23封装的稳压器提供。

由于接收机需要5V，就使用国产的Boost电源QX2304L50T实现。

原理图、PCB、3D模型如下图。








设计完成后就是PCB发FAB打样，焊接。

做好的电调实物见下图，不含线重量1.9g，含电源、信号、电机导线的重量就上升到6.4g了。
对了上面原理图有个BUG，就是驱动上臂NMOS的BJT基极没有加限流电阻。后来发现BJT发热有点明显，自己就切割了PCB上的走线，刮开阻焊层，手动串入了1k欧姆的0402贴片电阻。










刷固件步骤省略。这个硬件对应Z-H-40版本的固件。因为自己这个电调上臂是通过BJT反相驱动，能支持PWMFET反相驱动的BLHeliS版本只有Z版。

实测，也不放图了。驱动某宝上常见的1104无刷电机带折叠桨，4V电压满油门电流约1A，持续十几秒后停机检查电调没有明显发热。

xuelin15

jiaoyuejin

wn8023zhh

大神都自己做东西

stunik

膜拜大神！请教一下，全N的1S电调对比用PN的1S电调（类似XP-3A），优势主要是什么呢？响应速度更快一些？
另外，可不可以上下管各并一组3400扩流？
ss8050换成sot523的，双面布置可以让板子更小更轻吧？或者ss8050换成sot523的小型N管，会不会开关更快一些？
再次膜拜大神！

felixzju

stunik 发表于 2021-11-18 11:40
膜拜大神！请教一下，全N的1S电调对比用PN的1S电调（类似XP-3A），优势主要是什么呢？响应速度更快一些？
...

都是好问题，哈哈。
全n与pn对比，同样工艺参数和封装尺寸下，一般n管内阻更小，或节电容更小，或耐压更高，或价格更便宜。还有个好处是物料种类少，烧坏后好替换。
封装尺寸，8050就是个反相器，小封装没啥问题。我这个版本有个缺陷，8050基极忘了加限流电阻，后面你可以按照自己想法布线试试，记得把限流电阻加上，100欧姆就行。

我也不是专业的，个人理解哈，感谢关注

felixzju

stunik 发表于 2021-11-18 11:40
膜拜大神！请教一下，全N的1S电调对比用PN的1S电调（类似XP-3A），优势主要是什么呢？响应速度更快一些？
...

3400并联，老外也有这样做的，把几片mos管垂直叠起来，这样并联之后门极寄生电容会变大一些，不过MCU驱动能力足够了，没啥问题。

开关速度上，我自己没看过波形。影响因素主要是前级驱动能力、负载（mos门极）的线路电阻和门极电容。现在门极电容很小，驱动能力也不像是瓶颈，所以个人感觉开关速度应该不需要额外优化

alexiya

膜拜大神

stunik

felixzju 发表于 2021-11-29 08:41
3400并联，老外也有这样做的，把几片mos管垂直叠起来，这样并联之后门极寄生电容会变大一些，不过MCU驱动 ...

感谢大神回复！

stunik

felixzju 发表于 2021-11-29 08:41
3400并联，老外也有这样做的，把几片mos管垂直叠起来，这样并联之后门极寄生电容会变大一些，不过MCU驱动 ...

再次请教，按您的方案试做了一下。驱动单管3400可以运转，但是油门要到20%才启动，试了h-30、h-20固件也没有解决，不知是什么原因。另外，换小体积大电流的管子试了，有自检通过声音，但是不能运转，这个管子datasheet上，Vgs(th)最高为2.5比3400（最高1.2）高一点，但也应该在可以驱动的范围之内，是不是还需要一级升压的原因或者BB21不能直接驱动这样管子？

大电流管子具体参数如表



再次感谢大神！

felixzju

stunik 发表于 2021-12-2 17:55
再次请教，按您的方案试做了一下。驱动单管3400可以运转，但是油门要到20%才启动，试了h-30、h-20固件也 ...

关于启动的问题，以前看别的论坛分析blheli代码原理，启动过程中换相是开环的过程控制，直到达到一定转速、可以检测反向电动势了才转到闭环，根据反电势换相。
所以我的判断是启动油门位置跟管子参数没有关系。
建议上电前油门推到最高位，进行一次油门范围校准。校准后的数据会记录到MCU的flash中，以后就不需要重新校准了（除非更换了遥控器/接收机）

felixzju

stunik 发表于 2021-12-2 17:55
再次请教，按您的方案试做了一下。驱动单管3400可以运转，但是油门要到20%才启动，试了h-30、h-20固件也 ...

Vth门限在2.5，感觉不算低，应该可以直驱。但大电流会导致电池电压降低，同时给MCU供电的ldo也有压降。
我不知道你的电路怎么设计的，可以测一下运行中母线电压有多少，存在偏低的可能。

大功率负载不太适合1S供电，个人感觉哈。1S用来飞轻负载、小飞机的。

如果用到2S电池，那么电调方案的最优选择就是常规的8bb21+fd6288q，用上专门的mos驱动芯片，这时候可选择的固件也很多

stunik

felixzju 发表于 2021-12-5 16:31
关于启动的问题，以前看别的论坛分析blheli代码原理，启动过程中换相是开环的过程控制，直到达到一定转速 ...

感谢您的回复！
油门校准过，没有解决问题。BL直接设定油门也不行。都是在20%左右启动。您制作的那个大概在多少油门启动？

stunik

准备再加两级，不知是否妥当。

hongv5

请教下，我也在做xp3a 能转但刷各种版本固件，体现的情况是油门最高就80%，好像就复位了，有的固件40%
不知道是固件的问题，还是单片机重启的问题

hongv5

或者是调参软件里边可以设置

stunik

hongv5 发表于 2021-12-13 10:03
请教下，我也在做xp3a 能转但刷各种版本固件，体现的情况是油门最高就80%，好像就复位了，有的固件40%
不知 ...

你的这种情况可能是因为电容小了。