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设计与开发
参考设计

TIDA-00916

用于无人机 ESC 的无传感器高速 FOC 参考设计

设计文件

TIDA-00916

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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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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

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设计元件、引用标识符和制造商/器件型号的完整列表

download Schematic — TIDA-00916
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。

汽车车身和照明 MCU

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

数据表: PDF | HTML
DC/DC converters

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

数据表: PDF | HTML
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

数据表: PDF | HTML
实时数字电源 MCU

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

数据表: PDF | HTML
MOSFET

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

数据表: PDF | HTML
实时数字电源 MCU

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

数据表: PDF | HTML

开始开发

硬件开发

评估板

BOOSTXL-DRV8305EVM — DRV8305N 三相电机驱动 BoosterPack 评估模块

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 (...)

EVM用户指南: PDF
支持的产品和硬件

支持的产品和硬件

硬件开发
参考设计
TIDA-00916 — 用于无人机 ESC 的无传感器高速 FOC 参考设计
评估板
LAUNCHXL-F28027F — C2000 Piccolo MCU F28027F LaunchPad™ 开发套件
有库存
限制：
TI.com 上缺货
TI.com 上无现货

BOOSTXL-DRV8305EVM — DRV8305N 三相电机驱动 BoosterPack 评估模块

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硬件开发
参考设计
TIDA-00916 — 用于无人机 ESC 的无传感器高速 FOC 参考设计
评估板
LAUNCHXL-F28027F — C2000 Piccolo MCU F28027F LaunchPad™ 开发套件
评估板

LAUNCHXL-F28069M — 启用了 InstaSPIN-MOTION（和 InstaSPIN-FO）的 C2000 Piccolo LaunchPad

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 (...)

支持的产品和硬件

支持的产品和硬件

硬件开发
参考设计
TIDA-00202 — HIPERFACE 位置编码器接口参考设计 TIDA-00210 — 用于双极步进驱动器的 75V/10A 受保护的全桥功率级参考设计 TIDA-00365 — 适用于有刷直流驱动器的 75V/10A 受保护的全桥功率级参考设计 TIDA-00909 — 适用于高速驱动应用的 48V/10A 高频 PWM 三相 GaN 逆变器参考设计 TIDA-00913 — 具有基于分流电阻的直列电机相电流检测功能的 48V 三相逆变器参考设计 TIDA-00916 — 用于无人机 ESC 的无传感器高速 FOC 参考设计 TIDA-01527 — 采用 C2000™ 微控制器且精度为 ±0.1° 的分立式旋转变压器前端参考设计 TIDA-01636 — 电源轨噪声分析仪参考设计
有库存
限制：
TI.com 上缺货
TI.com 上无现货

LAUNCHXL-F28069M — 启用了 InstaSPIN-MOTION（和 InstaSPIN-FO）的 C2000 Piccolo LaunchPad

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* 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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