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小四轴——空心杯电机引起的电源干扰

2023-05-16

问题

用STM32做了一个微型四轴的飞控，使用的是空心杯电机，使用一个MOS管驱动，但是现在电机只要运行起来，就会产生非常大的干扰，直接导致STM32复位或不运行。经过换电容，加二极管续流，换LDO芯片，加电感进行滤波，花费了大量时间，最后终于解决了这个问题。

电机驱动部分

电机驱动我开始是使用的0.1uf电容进行电机的续流，但是后来发现干扰太大，换为了肖特基二极管进行续流，然而发现产生干扰的地方并不是此处。我们电机是使用MOS管将PWM信号进行放大的，PWM信号就是一系列的方波，这需要MOS管进行频繁的开关，在MOS进行开关时噪声就产生了，就是说该噪声是跟随PWM频率而变化的。这是驱动部分电路图以及我使用示波器观察到的噪声
驱动电路
这里写图片描述

电源部分

从上面示波器输出可以看出，我使用的是1S锂电池，电压范围为3.7~4.2V，电源我直接使用了一个LDO将电压降下来，这就导致了上述那个电压尖峰直接让我的LDO停止工作了，这是电源电路
这里写图片描述
实际我选择LDO的型号是特瑞斯的XC6206，LDO有一项指标是PSRR，即Power Supply Rejection Ratio
，电源抑制比，查看该芯片数据手册：
这里写图片描述
可以看到噪声为1KHz时，抑制比已经大幅下降了，而我的PWM频率是5KHz，也就是说噪声也是5KHz，所以应该选一款PSRR高的芯片，这里又重新购买了MCP1700替换上面的xc6206，然后发现电机能够转了，测量LDO输出电压为3.3V。
接下来的我发现虽然STM32能够控制电机，但是电机旋转时，nfs24l01模块又停止了工作，就是说仍然有噪声存在，重新查看别人小四轴的原理图，发现他们都在电源部分用了一个电感来进行滤波，抱着试一试的心态，将0R电阻换为了2.2uh的贴片电感，最后nfs24l01居然能够正常工作，问题解决。

总结

其实最根本的解决办法是重新设计电源部分，使用先升压到5V再降压到3.3V的方案，这样可以避免电机运行中电压掉得太低超过了LDO的范围的情况，这里贴一个能用的电源电路，是CrazePony的方案。
升压
降压
另外贴一下CrazePony的硬件设计：
http://www.crazepony.com/wiki/hardware-base.html

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