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這次拿到的是沁恒原廠寄過(guò)來(lái)的一塊無(wú)刷直流電機(jī) BLDC 控制板，包裝標(biāo)簽上寫(xiě)的是 CH32M007E8U6-BLDC。它的尺寸很小，但板上并不是只放了一個(gè) MCU，而是把 BLDC 控制需要的主控、三相逆變、采樣、保護(hù)、調(diào)試和擴(kuò)展接口都塞進(jìn)去了。
這塊板面向 CH32M007E8U6 系列 MCU 的 BLDC 方案評(píng)估，應(yīng)用場(chǎng)景更偏無(wú)感 BLDC 風(fēng)扇電機(jī)。開(kāi)發(fā)環(huán)境可以使用沁恒自家的 MounRiver，程序下載則可以配合 WCH-Link 使用。
左邊是 WCH-LinkE，右邊是 CH32M007E8U6-BLDC 評(píng)估板。下載調(diào)試工具和評(píng)估板分開(kāi)包裝，拿到后就能很快搭出驗(yàn)證環(huán)境。
從實(shí)物看，這塊 BLDC 板確實(shí)很小，放在切割墊上對(duì)比會(huì)更明顯。它的布局也很直接：電機(jī)接口、功率 MOS 區(qū)、主控芯片、SWD 調(diào)試口、通用 IO 排針和一個(gè)自定義按鍵，基本圍繞電機(jī)控制主線展開(kāi)。
評(píng)估板本體很小，旁邊的 WCH-LinkE 用于下載和調(diào)試。小板加調(diào)試器，就是一套比較直接的 BLDC 驗(yàn)證組合。
板上的功能區(qū)域并不復(fù)雜，主要就是電源接口、SWD 端口、通用 IO 口、自定義按鍵和電機(jī)接口。這個(gè)劃分基本對(duì)應(yīng)開(kāi)發(fā)者上手時(shí)最關(guān)心的幾件事：怎么供電、怎么下載、怎么接電機(jī)、怎么擴(kuò)展信號(hào)。
正面可以看到按鍵 K1、右側(cè)排針、左側(cè)功率器件區(qū)，以及上方的電機(jī)連接區(qū)域。板子沒(méi)有做復(fù)雜外設(shè)，核心就是圍繞 BLDC 控制鏈路展開(kāi)。
這塊板的控制芯片是 CH32M007E8U6。它是 32 位 RISC-V 內(nèi)核 MCU，內(nèi)部集成了高級(jí)定時(shí)器、多組通用定時(shí)器、一路多路高速 ADC、三通道輪詢 OPA、兩個(gè)比較器，以及三相 P+N 預(yù)驅(qū)等電機(jī)相關(guān)資源。
這也是這塊板最值得看的地方：它不是單純把 MCU 放在一塊小板上，而是把無(wú)感 BLDC 需要的采樣、比較、預(yù)驅(qū)和定時(shí)器資源都串到了一起。小尺寸之外，它真正突出的點(diǎn)是集成度高。
主控支持 48 MHz 系統(tǒng)主頻，也支持單線調(diào)試。對(duì)這種小型電機(jī)控制應(yīng)用來(lái)說(shuō)，主控資源是否夠用，重點(diǎn)不只看主頻，還要看 ADC、比較器、OPA 和定時(shí)器能不能配合起來(lái)。
實(shí)拍圖里，主控旁邊有幾組排針絲印，包括 PC0、PC1、PC2、PC4、PC5、PD2、SWIO、GND、V5 等。SWD 端口用于仿真調(diào)試和下載，空余引腳通過(guò)排針引出，可以按需求配置成串口發(fā)送等功能。
SWIO、GND、V5 這些絲印比較清楚，旁邊還能看到主控附近的阻容網(wǎng)絡(luò)和走線。
對(duì)評(píng)估板來(lái)說(shuō)，引出這些 IO 很實(shí)用。因?yàn)?BLDC 控制調(diào)試時(shí)，經(jīng)常需要額外輸出狀態(tài)、觀察波形，或者臨時(shí)接一個(gè)串口打印信息。如果所有信號(hào)都藏在芯片腳上，驗(yàn)證效率會(huì)低很多。
頂部 PC0/PC1/PC2 排針、左側(cè)調(diào)試排針和 K1 按鍵。這個(gè)按鍵可以作為自定義輸入，比如用來(lái)做啟停控制。
BLDC 板真正有意思的地方在功率級(jí)。板上的逆變電路由 3 片 NP30P03QR PMOS 和 3 片 NP40N03QR NMOS 組成，用來(lái)把 MCU 的控制指令轉(zhuǎn)換成電機(jī)運(yùn)行所需的三相信號(hào)。
能看到 6 顆功率 MOS 管，絲印旁邊按 Q1 到 Q6 分布，基本對(duì)應(yīng)三相橋的上、下橋臂。右側(cè)大面積金屬焊盤和走線區(qū)域，也是在為功率回路服務(wù)。
P13、P14 和 P15 是電機(jī)接入接口，分別連接電機(jī)的 W、V、U 三相。也就是說(shuō)，這塊板并不是只做邏輯控制，而是已經(jīng)把小功率 BLDC 所需的三相逆變部分放在板上。
另外，R14、R19 是母線電流采樣相關(guān)的低阻值電阻。這里采用雙電阻采樣，既能分擔(dān)功耗，也方便根據(jù)目標(biāo)電流去調(diào)整阻值和封裝。
無(wú)感 BLDC 的關(guān)鍵在于位置判斷。常見(jiàn)做法是利用反電勢(shì)進(jìn)行位置判斷，可以直接做反電勢(shì)采樣，也可以把反電勢(shì)和虛擬中心點(diǎn)進(jìn)行比較。
這塊板上也保留了相電壓采樣、母線電壓采樣、母線電流采樣和過(guò)流比較鏈路。母線電壓通過(guò)分壓采樣，實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù) Vbus 調(diào)整電阻比例和阻值。
母線電流采樣則利用 MCU 內(nèi)部 OPA 的 PGA 功能進(jìn)行放大。由于這塊小板尺寸有限，MCU 和采樣電阻之間距離很短，所以可以把采樣鏈路做得比較緊湊；如果對(duì)濾波要求更高，也可以在外圍增加 RC 濾波。
過(guò)流保護(hù)這部分也比較典型：電流經(jīng)過(guò) PGA 放大后送到內(nèi)部比較器 CMP2，再接入高級(jí)定時(shí)器 BKIN。也就是說(shuō)，過(guò)流不是簡(jiǎn)單靠軟件輪詢，而是可以走到定時(shí)器保護(hù)鏈路里，這對(duì)電機(jī)控制很重要。
翻到背面，能看到比較多的過(guò)孔、大面積焊盤、QC PASS 標(biāo)記，以及底部?jī)深w并排的低阻值采樣電阻。它們對(duì)應(yīng)前面提到的雙電阻采樣，是這塊小板電流檢測(cè)鏈路里很關(guān)鍵的一處細(xì)節(jié)。
背面能看到大面積金屬焊盤、過(guò)孔陣列、QC PASS 貼紙，以及下方兩顆低阻值電阻。這里的雙電阻采樣用于母線電流檢測(cè)，也體現(xiàn)了小板空間里的功率和采樣布局。
目前還不能直接判斷散熱能力和長(zhǎng)時(shí)間帶載表現(xiàn)。后續(xù)如果接上電機(jī)跑起來(lái)，還需要看 MOS 溫升、電流波形、啟動(dòng)過(guò)程和堵轉(zhuǎn)保護(hù)效果。
供電部分，默認(rèn)額定輸入電壓是 12 V。如果調(diào)整電容耐壓值，最大工作范圍可以到 6 到 26 V。
這里需要注意，C6 和 C8 的耐壓值要和 Vbus 匹配。也就是說(shuō)，如果后續(xù)想拿它接不同電壓等級(jí)的小電機(jī)，不能只看 MCU 能不能跑，還要看母線電容、功率器件和采樣網(wǎng)絡(luò)是否匹配。
母線電源 Vbus 會(huì)接入 MCU 的 HV 引腳，并通過(guò) R12 接入 LDO 輸入腳后得到 MCU 供電電壓 VDD，標(biāo)準(zhǔn)值為 5 V。這個(gè)設(shè)計(jì)讓整塊板的供電鏈路更緊湊，但實(shí)際應(yīng)用里 R12 的封裝或阻值也要按電流情況調(diào)整。
這塊 CH32M007E8U6-BLDC 評(píng)估板給我的第一印象是：它不是為了做復(fù)雜外設(shè)展示，而是很集中地把無(wú)感 BLDC 控制所需的核心鏈路放到了一塊小板上。
主控側(cè)有定時(shí)器、ADC、OPA、比較器和三相預(yù)驅(qū)資源；功率側(cè)有 3 顆 PMOS 加 3 顆 NMOS 組成的三相逆變；采樣側(cè)有相電壓、母線電壓、雙電阻母線電流采樣和過(guò)流比較；開(kāi)發(fā)側(cè)則提供 SWD、通用 IO 和自定義按鍵。
如果只是想快速理解一套低成本無(wú)感 BLDC 方案，這塊板的價(jià)值在于它足夠完整，也足夠小。下一步真正值得做的，是接上電機(jī)，把啟動(dòng)、換相、反電勢(shì)采樣、電流保護(hù)和 MOS 溫升都跑一遍，這樣才能從“硬件結(jié)構(gòu)”進(jìn)一步看到“控制效果”。
