无人机电子速度控制器(ESC)参考设计

本电子速度控制器方案是一款非常紧凑的即用型电子速度控制器(ESC)参考设计，适用于从小型竞赛到大型项目勘测场景的轻型无人机控制应用，满足它们对3相BLDC马达的小外形和高速旋转控制要求。

无人机电子速度控制器(ESC)样板

方案特点

该方案基于整合了ARM Cortex-M0处理器、稳压器、信号处理电路和门机驱动器的STSPIN32F0A三相无刷电机控制器，功率级基于STL140N6F低阻抗高速MOSFET，能提供高达20A的连续电流，以无传感器电压模式六步驱动。

基于STSPIN32F0A的无人机电子速度控制器(ESC)参考设计原理图

其中，主控芯片STSPIN32F0A是一款系统级封装器件，有三个半桥式栅极驱动，电流容量为600mA(灌电流和拉电流)，能够驱动功率MOSFETs。由于集成的互锁功能，不能同时打开同一半桥的高、低侧开关。器件内部的3.3V DC/DC降压转换器可为MCU和外部元件供电，内部的LDO线性稳压器则可为栅极驱动器供电，集成运算放大器可用于信号调节，集成可编程阈值的比较器可实现过电流保护功能。

STSPIN32F0A集成的MCU(STM32F031C6后缀7的版本并扩展了温度范围)能够实现电机磁场矢量控制(FOC)、6步无传感器等其它先级的驱动算法。它还具有针对嵌入式闪存的写入保护和读出保护功能，以防止不必要的写入和/或读取。集成嵌入式引导装载程序(Bootloader)，可以通过串口下载固件。

方案采用2S-6S LiPo电池组驱动，具有过流保护、电池电压感应、UART和I2C接口，RGB LED显示，SWD接口编程和除错，PCB尺寸25 x 40.5mm，符合RoHS和WEEE指令要求。

芯齐齐BOM分析

电子速度控制器方案采用了82个元器件。其中，STSPIN32F0A三相无刷电机控制器工作电压范围6.7V至45V，温度范围-40°C至+125°C，尺寸7x7mm2，采用49引脚QFN封装。

基于STSPIN32F0A的无人机电子速度控制器(ESC)BOM表

LMV321L为低功耗运放，封装SOT23-5L，工作电压范围宽(+3V~+18V)，具有逻辑电路匹配、增益带宽(1.0MHz)、静态电流低(100μA)、偏置电流小(45nA)等特点，可单电源或双电源工作。

Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6为N通道60V 0.0024欧姆、140A STripFET功率MOSFET，原厂型号STL140N6F7，尺寸5x6 PowerFLAT封装。

D1为功率肖特基整流管，原厂型号STPS0560Z，封装形式为SOD-123。

L1是线绕表面安装电感器，原厂型号SRN3015，电感值22μH, 最大直流电流(Idc)为600mA , 尺寸3015，工作温度为-40°C至+125°C。

体电容C21、C22为铝电解电容器，容量220μF，额定电压63V，容差±20%。这两个电容器体积较大，安装时需要注意安装方式和焊接工艺，也可以在上电前安装。

供应链方面，除了STSPIN32F0A三相无刷电机控制器、低功耗运放LMV321L由意法半导体提供，其他元件可通过芯齐齐智能BOM工具从硬之城(allchips)一站购齐。

审核编辑：汤梓红