無刷馬達正反向電路

名稱：無刷馬達正反向電路 (Max 30A 、11.1V鋰電池)

設計者：張元銘

使用軟體：AutoCad

設計目的：

        因為用在遙控飛機上的無刷馬達電子變速器，不像遙控車需要反向，因為系上專題需要，且不想花太多錢，所以想自己用Arduino控制開關，讓無刷馬達轉向。

設計原理：

        無刷馬達和有刷馬達的接線不同在於：無刷馬達是控制三個(或多個)相位的電磁鐵。當電子變速器(ESC)從接收機(Receiver)收到PWM訊號，會將其轉換為電磁鐵輪流開關的速度，當訊號開啟的時間越長，開關速度越快，來控制轉速。而電子變速器控制開關速度的方法，就是利用場效電晶體(Mosfet)做開關。

(可參考http://ezphysics.nchu.edu.tw/prophys/electron/lecturenote/7_2.pdf)

        要達到讓無刷馬達轉向，必須要手動交換三條線的其中兩條線，因此希望在電子變速器和無刷馬達之間，接上一個H-bridge，控制轉向。

(其運作原理可參考http://www.my3c.com/2011/11/bldc-motor.html)

        然而，一般常見的H bridge只能適用在直流電，若要在電子變速器和無刷馬達之間做出H bridge，必須是可以允許交流電的開關，網路上找到兩種利用Mosfet做成的交流開關，其接線如下。在這次實作中，選擇右邊那種，將兩個Mosfet反接，只要兩個同時開啟就可以允許雙向電流流過。

        因為無刷馬達需要的電流非常大，一般PCB版上細的線承受不了這麼大的電流，下面這個網站可以計算多少電流需要搭配線寬多少才適合。

電路圖：

說明：

        圖中中間偏左的部分可看到四個小三角形，是自創的交流開關符號，每個三角形都代表一組在右上角的三角形線路，也就是兩個Mosfet反接的電路，其訊號源Gate相連，並接到Aduino。而這四個開關分別控制由電子變速器接到無刷馬達的兩條線。

        而電子變速器的另一頭除了接上鋰電池的11.1V，另外三條分別是供電給Arduino的5V及GND，以及從Arduino(Pin 10)讀到的PWM訊號。Pin 3.5.6.9，則接到交流開關的Gate，Pin 0 是一個小開關的input訊號，決定是否轉向，而A0則是一個電位計，控制無刷馬達的旋轉速度。

PCB佈線圖：

說明：

        圖中是雙面的PCB版，小的圈圈是用來鎖銅柱的部分，大的圈圈則是焊接馬達和電子變速器的接頭，而方形部分則是接頭和Mosfet間的線路，因為電流太大所以面積做的很大。紅色圈圈代表焊接Mosfet的地方，而四個小圓洞是訊號的Pin腳。

使用IC：

成品：
正反面PCB

焊接後PCB(因為銅片面積太大，所以焊錫不易融化，焊起來很醜)