10年老工程師，也有畫不好的板，你中招了沒？

我們社區(qū)的很多電機控制方案，也包括那些產(chǎn)品方案在內(nèi)，基本上硬件都是開源的。但我們從來不會因此而擔心：是否給競爭對手或者其他人做了“嫁衣”？

對于很多非射頻之類的硬件，幾乎是沒有什么秘密的，即便不開源，如果要抄襲，總歸是有很多辦法的。

說回電機驅動，這類產(chǎn)品因其設計特性，我們往往不擔心抄襲。因為電機驅動的PCB設計，往往有很多考量在內(nèi)，如果不是照搬的copy，那么，很大概率這種抄襲是達不到產(chǎn)品要求的。而那些真正的電機驅動老手，往往不屑于copy別人的設計，那太沒必要了，對于自己的產(chǎn)品，由于結構及功能參數(shù)的要求可能不同，自己重新設計的產(chǎn)品往往更為可靠。簡言之，新手抄也抄不明白，老手沒必要抄。

電機控制驅動的設計，往往需要通過多重特殊考量并采用一些特殊的技術才能實現(xiàn)出色性能。比如，電源效率、高速開關、頻率、低噪聲抖動和緊湊的電路板設計。
說起來簡單，但可能很多沒接觸過電機驅動設計的老工程師，往往也會翻車。

給大家分享一個真實的案例，順便指出電機驅動最最最重要的設計細節(jié)：

大概是很多年前，朋友公司需要開發(fā)一個產(chǎn)品，里面涉及了低壓的無刷電機驅動，功率在100W~300W，硬件是一位做了10多年電路設計的老工程師，基本功十分扎實。但是，新做出來的板子，在調(diào)試的時候，電機一運行，程序就跑飛，甚至都沒有給電機加載（負載），運行功率很低。排查接線、原理圖、程序代碼，都沒有問題。

朋友公司也是第一次做涉及無刷電機驅動的產(chǎn)品，有些束手無策，就找到了我們，幫忙看下問題。經(jīng)過我們現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)程序代碼很規(guī)范、也沒有錯誤，原理圖也很規(guī)范漂亮，也沒有原理上的錯誤。檢查到PCB設計上時，發(fā)現(xiàn)了我們遇到過的最多的問題：PCB的地線設計有很大問題?。?！

而我們僅僅是指導朋友的工程師解決地線設計問題，就解決了這款產(chǎn)品開發(fā)中遇到的的90%以上的問題。我們甚至都沒有去上示波器去看，僅僅優(yōu)化了地線設計，代碼就再無跑飛現(xiàn)象。

良好接地（地線）設計是電機驅動控制的重中之重?。?！良好的接地平面可以為 IC 及其周圍電路提供穩(wěn)定的基準，避免噪聲和其他振蕩干擾整個電路系統(tǒng)。如果接地設計不好，就像是槍的準星歪了，是沒有辦法準確擊中目標的。（何晨光除外，笑）

電機驅動的接地優(yōu)化，可以先從單點接地開始，這是接地優(yōu)化里面的重中之重?。?！電機驅動的PCB設計，往往包含了，功率走線、模擬信號、數(shù)字信號的走線，所以我們往往使用單點接地，使得每個電路系統(tǒng)中只有一個物理點被定義為接地參考點，其他各個需要接地的點都直接接到這一點上，將這幾個信號走線的GND加以隔離區(qū)分。

這個物理點，一般是每個電路系統(tǒng)（功率部分、模擬信號、數(shù)字信號等）的公共點的連接，這個公共點的電氣網(wǎng)絡往往是各種GND（PGNDAGNDGND），而具體的物理點是每一個電路系統(tǒng)的主電容的GND，主電容往往是該電路系統(tǒng)中容值最大的電容，多是電解電容，而在一些緊湊型PCB設計中，因為幾乎不存在電解電容，可能是MLCC貼片陶瓷電容等，但依然是最大容值的那個。

這個最大容值的電容，也是當前電氣系統(tǒng)（電源回路）的輸入電源的主要濾波電容。每一個公共點，最后一級一級遞增或遞減或并聯(lián)的直接連接在最終的物理點，這個物理點一般是整個PCB的電源輸入處的電容的GND。換言之，在電機驅動設計中，為整個PCB供電的高壓電源輸入，經(jīng)過大電容濾波，一部分電給了功率消耗，如MOS三相橋驅動無刷電機，這個大電容的GND為整個系統(tǒng)的接地參考，之后，電流同時流向BUCK電路，為預驅動部分提供10~15V左右的電平，預驅動輸入電源主回路的GND，接在預驅動輸入電源電容處的GND,再由這一點連接到前面主電源輸入濾波電容的GND上。

10~15V的電壓，還會再流入一級BUCK或其他降壓電路。轉換成5V或3.3V給MCU或包括霍爾信號在內(nèi)使用，一般5V居多，如果MCU是3.3V供電（如STM32），還要再從5V降壓一級到3.3V。為了便于理解等，我們以支持寬電壓輸入（1.65V~5.5V）的CW32為例，以最低電源電平5V為例。每一級降壓電路的GND回路，應接在該級輸入或輸出的主電容的GND上，每個主電容的GND再連接至上一級電源的主電容的GND上。而MCU側，因為需要控制整個系統(tǒng)的所有信號，所以MCU側往往包含了數(shù)字信號和模擬信號，所以，在高可靠要求下，數(shù)字地/信號和模擬地/信號也要區(qū)分。

經(jīng)由降壓電路輸出的5V電源，除給MCU供電外，往往還要給其他IC如運放、霍爾等供電，所以每個小系統(tǒng)的主電容的GND最終接回降壓電路輸出的5V主濾波電容處。在一些復雜電磁環(huán)境中，模擬地和數(shù)字地有時并非是將各自主電容上的GND直接進行電氣連接，而是會通過串聯(lián)磁珠，消除各信號部分間在GND回路上產(chǎn)生的干擾。原理在此不做贅述。

整個單點接地，既包括了串聯(lián)單點接地和并聯(lián)單點接地，我們往往也管著這種單點接地方式叫做混合單點接地。厘清電源和地的回流路徑，才能更好的對單點接地加以理解。由于篇幅有限，干擾源的問題在此不做贅述。對于單點接地，我也做了一個簡單的示意圖便于大家理解:

寫在最后：電機控制應用是一個綜合性很強的技術，如果您對此感興趣，可以參加CW32生態(tài)社區(qū)舉辦的免費的?。?！電機控制應用專題培訓直播：分享干貨知識~解答開發(fā)疑慮~各種獎品福利~記得掃碼報名，進群領取電機控制資料?。。?/strong>