ESC 4 BLDC (контроллер скорости / регулятор для бесколлекторного двигателя)

[vctos]

Перетащено из ТК "Аэронет-ЧС" с любезного разрешения участников.

Комплект на 8 кВт

Регулятор, тоже наш

[vctos]

Какой вес?

270гр, 2 канала по 60В и 100А

А мотора?

2700гр. С лопастями и крепежом чуть более 3кг. 2х4 кВт

VESC?

Нет, своя прошивка. Хоть и на базе STM-овских исходников.

если не секрет, чем готовые VESC платы не приглянулись при напряжении 60В?

Они не поддерживают распределенный автопилот, для начала

а что именно требуется от контроллера двигателя для поддержки для распределенного автопилота?

Иннрциальные датчики внутри Это наша разработка, её в двух словах не описать...
Но даже без этих деталей веск тяжелее и дороже. Драйверы там устаревшие и т.д.
И ещё важно, что у нас 2 канала, синхронизированных. Веск есть трёхканальный, но он вообще не для авиации. А одноканальный не сможет управлять соосной схемой

Видео: https://t.me/c/1412884718/4834

Драйверы действительно не самые свежие, но при напряжении в 60В это ничего не меняет. Зато процессор F4 + развитая интеративная среда.
Что касается инерциальных датчиков - есть распаянные разъемы интерфейсов и открытый код. Синхроизировать два веска - решаемая проблема, но только это скорее минус, так как второму по ходу коаксиальному винту положено крутиться немного быстрее.
По виду не очевидно, что веск тяжелее. Они разные бывают, не только 75/300.

У нас ф407
Со средой никаких проблем. Второй винт делается другого шага. Если он будет крутиться быстрее, коптер не стабилизировать по курсу

основной вес и там и там - на отвод тепла и емкости гашения импульсных помех. платы визуально примерно идентичны по размеру-массе.
вот пример минивеска 100V 150A

Мы так делали сначала. Потом перестали.

у Вас ведь больше чем одна пара винтов?
+ присутствует управляемость по курсу даже для случая синхронных винтов.
+ есть компенсация девиации момента в зависимости от режима работы коаксиальной пары.
Про повышенные обороты второго винта могу, конечно, путать, но, вроде, это было в отчете по испытаниям пар с ВИШ (обороты второго винта повышали для увеличения кпд пары).

В том то и дело что для соосной схемы надо синхронизировать работу винтов не только в устоявшихся режимах, но и при поворотах. Синхронизация отдельных плат непростая задача, особенно в широком температурном диапазоне. Когда оба счетчика внутри одного мк нам не важна точность частот и эталонов. В любых условиях всё синхронно. Ну и провод не отвалится.
У нас стенд с 16 года и мотор гоняли много. С двумя так не получается. Наконец, два будут просто тяжелее.
Про обороты вы правы, когда шаг одинаков. Скорость потока-то другая. Но для выравнивания (минимизации разницы в рабочем диапазоне) оборотов делается разный шаг.

[vctos]

Процитирую нашего разработчика:
MINI4 — ну это несерьезно, отвод тепла никакой. Там я бы дал рабочий длительный ток ампер 30 максимум, к тому же там стоят транзисторы на 60В (NTMFS5C604NLT1G), т.е. это даже близко не 100В.
и даже насчет 48В сомневаюсь, ибо запас запас по напряжению маловат (минимум 20% надо, это на грани)
Одноканальный веск нам не подходит, ибо только до 80А и 60В. 75В/300А — весит полкило и тоже один канал. ну и стоимость, даже мелкий веск это ~250 евро за штуку...

спич, собственно, и начался с озвученных ТТХ
270гр, 2 канала по _60В_ и _100А_


Насколько понял Вашего разраба, он банально то ли не знал о веске, то ли не был заинтересован его подсвечивать.
С теплоотводом в Вашем корпусе из экструдированного профиля тоже не все так гладко. Технология "как запихнуть в корпус-радиатор и обеспечить тепловой контакт с оным" заслуживает патентования. Поправьте, если ошибаюсь, тепловой контакт идет на обе опозитные стенки?
про стоимость мелких весков он банально не в теме. ценник начинается от $50. "мелкий веск" выдерживает 90А 60В, но не продолжительно, ему явно не хватает площади рассеяния.
Ссылка

нормальный современный веск $200 за 2 канала 60В по 100A непрерывного тока на канал, в пике до 400A на канал.
Product weight: 0.1000 kg
Package weight: 0.1500 kg
Package size (L x W x H): 12.90 x 9.00 x 2.10 cm / 5.08 x 3.54 x 0.83 inches
это с радиатором, насколько понимаю.
Ссылка

Про веск мы в курсе, и про двухканальный тоже.
Вы написали "вот пример минивеска 100V 150A", разраб вас поправил, что там 60В и явно не 150А.
Корпус состоит из двух половин и стягивается на стойках. Он не "трубкой". Можем запатентовать разве что штангенциркуль
Веск не выдерживает из-за плотности тока под транзистором и тепловым сопротивлением его корпуса. Поэтому мы вернулись к нескольким парралельным транзисторам. Ну и по сенсорике там очень много вопросов.

теперь понятно, спасибо.
Это же маркетинг, когда пишут 150А, ток не обязательно длительный.
тепловыделение зависит от кпд, которое в свою очередь зависит от прорвы нюансов, в первую очередь от качества разводки ПП, чтобы это делать правильно нужны специально заточенные электронщики, или опыт, набираемый кучей итераций.

У нас 100а рабочий

Добрался до компьютера, посмотрел на этот девайс, точнее его более-менее нормальную версию https://flipsky.net/collections/electro ... m-heatsink
Более мелкие, типа варианта по вашей ссылке, я даже не рассматриваю, там явно нет запараллеленных транзисторов и тепловыделение на 100А быстро превратит их в сувенир. Нет смысла даже обсуждать.

Про термоконтакт:
Смотрим картинку https://cdn.shopify.com/s/files/1/0011/ ... 1541575181
Терморезина + антивибрационные (??) прокладки под спейсеры, о каком прижиме может идти речь?..
Транзисторы у них заявлены NTMFS5C628NL, с максимальным рабочим напряжением 60В, как уже писал это маловато для надежной работы с 12S, надо минимум 75. Максимальное сопротивление у них 2.4 мОм, сиречь имеем 0.8 мОм итоговое, или 8 Вт тепла на максимальном токе в одной половинке. Реально будет не меньше ~10 из-за динамических потерь, +5 Вт на шунтах (веск 500 мкОм шунты пользует). То, что фазные токи можно вычислять по 2-м шунтам, снижая потери, они либо не знают, либо почему-то не хотят...
Обратим внимание что у него эти 5Вт с шунтов должны как-то рассеяться в воздух (шунты с обратной стороны, ещё и никак не защищены, а если их защитить то куда денется тепло и что станет с точностью измерений?). У нас используются 2 датчика холла, но даже их "копейки" тепла уходят на корпус-радиатор.

По поводу теплоотвода с транзисторов на пластинку.
1) Идем сюда (https://www.macronix.com/Lists/Applicat ... stance.pdf), смотрим термосопротивления для пластиковых корпусов (кристалл - поверхность корпуса). Для нашего случая это минимум 30 °C/Вт, точно сказать невозможно потому что производители данных транзисторов эту величину не приводят.
1.1) За одно проникаемся графиком вероятности отказов в зависимости от температуры на стр. 4.
2) Берем любой транзистор, sir680dp, TPH2R608NH, BSC146N10LS5 и т.п., убеждаемся, что термосопротивление от кристалла до пада примерно 1°C/Вт.
3) Смотрим здесь (https://www.cree.com/led-components/med ... hermal.pdf), какое термосопротивление имеют массивы виасов, порядка 20 °C/Вт, т.к. с виасами (судя по фото) в китай-веске пожадничали.

Резюмируем по FSESC6.6:
1) Отвод тепла исключительно с корпуса транзисторов (на фотке видно, что на открытую маску ничего не напаяно).
2) Тепло с шунтов не отводится никак, вдобавок, они через виасы подогревают транзисторы.
3) С учетом этих пунктов я осторожно предположу, что транзисторы на максимальном токе получают ~+30 градусов по отношению к температуре радиатора. Вспоминаем, что при нагреве сопротивление транзисторов растет, а надёжность падает... Прочие гадости, вроде сдвига плато Милера, на таких напряжениях тоже актуальны.
4) Наличие термодатчиков не заявлено, равно как и алгоритмов борьбы с перегревом.
5) Необходимо дополнительно паковать девайс в корпус, ибо закрыто все только с одной стороны.
6) Усиления дорожек нет, значит, греется и не охлаждается ещё и медь. У них, конечно, написано 8 layers, thickness: 3oz/layer, total 24 oz thickness, но это для пиксАфилов заманушка, у которых не падает. Достаточно просто понимать на какую толщину меди какой корпус можно поставить (как известно, на толстой меди нельзя сделать тонкие дорожки, это технологическое ограничение производства плат) и придёт суперспособность мерить медь по фотографии
Если наружние слои восьмислойки ещё можно сделать 3oz, по спецзаказу и задорого (однако там уже минимальная ширина дорожки и зазор становятся не совместимы с применёнными корпусами), то внутренние слои идут стандартно 0,5 унции, иначе пластины текстолита тупо не склеются. Зачем тут вообще нужна восьмислойка - тоже большой вопрос. Видимо, сопротивление стыка слоёв и виасов внезапно перестало быть значительным, тепло от внутренних стоёв проще отвести чем от наружних, а отрывы слоёв от виасов при вибрациях остались в прошлом. Ну и 24 унции меди (заявленные) больше не означают тяжеленную плату, а являются некоторым преимуществом (защита от пуль и осколков?..).
7) Керамические конденсаторы (у минивеска) скорее недостаток. И по ёмкости, и по звону, и по цене, и по массе, и по нагреву. Хуже тут был бы только танталл.
8) Площадь пайки силовых и фазных проводов Учитывая, что сопротивление припоя ~10 медных, площадь пайки должна быть минимум х10 от площади сечения провода (12 квадратов для continuous 200A big current (с)). Кто-то верит что сопля припоя на нём передаст 100А?.. А медь платы под ней?.. И долго этот точечный кипятильник проживёт?..

У нас:
1) предусмотрен теплоотвод как с корпуса транзисторов, так и с брюшного пада. Аналогично для датчиков тока. Силовые фазовые полигоны также имеют "голые" участки и отдают тепло. Всё тепло уходит наружу, площадь теплоотдачи раза в 2 больше веска при меньшем тепловыделении у нас.
2) Силовые платы двухслойные, 2 oz (для смартдрайверов нельзя применить 3 унции, их корпус слишком мелкий). Эти платы дешёвые, весь ток ходит в одном слое без виасов вообще. Для снижения нагрева полигон может быть усилен напайкой шин (в той же печке, что и транзисторы, за раз).
3) Центральная плата 4х слойная, 1 унция (0,5 внутри). Тоже дешёвая и без проблем принимающая 0402 и менее. При этом лёгкая.
4) Модульная конструкция - можно менять платы не переделывая всё.
5) Очень лёгкие конденсадоры не перегруженные по току.
6) Алюминиевые контактные стойки 25 квадратов (нет, с медью напрямую не контачат).
И прочее, что обеспечивает КПД, низкую стоимость и вес.

Надеюсь, на этом споры про 100 (200, 500, сектор приз на барабане) амперные китай-вески мы закончили
Оригинальный веск имеет хорошее охлаждение, однако масса и цена там тоже весьма неплохи.

По токам в дырявых дорожках я целую тему заводил, аналитически мнения разошлись, пришлось эксперимент поставить. Тоже камешек в сторону дырявых плат а-ля китайвески https://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=48:12222:107#107

почитал в IXBT соседние сообщения, краем затронута тема о взаимодействии тока и магнитного поля: "это наглядно доказывает 3D теорию течения тока в виасах". Мало кто "на глаз" может предсказать как повлияет топология разводки сильноточной цепи на потери. Якобы скин-эффект работает не только на ВЧ, но нечто аналогичное наблюдается и в постоянной сильноточке. В любом случае ШИМ - это не постоянный ток.

Разумеется, разводка ПП играет ключевую роль в контроллере двигателя. По моей старой закалке 100А многовато для любой ПП, ну или это на пределе несущих возможностей технологии ПП.

[vctos]

По моей старой закалке 100А многовато для любой ПП, ну или это на пределе несущих возможностей технологии ПП.

Наружние слои делают до 12 унций, с такими слоями никаких проблем не будет с токами, но это всё дорого. Опять же, транзисторы надо искать в "грубых" корпусах, а новые все в мелких. Вот и выходит, что секрет успеха - медь 2 унции (вменяемо стоит) и несколько транзисторов параллельно, сечение проводника набиваем площадью, плотность тока тоже вменяемая в районе транзисторов. Вообще, площади решают многое.
Ну и есть же медные шины, их просто напаивают на полигоны и вуаля, сечение выросло в разы. При правильном размещении участки только меди ПП будут минимальны по длине.

Был у нас электронщик, который в домашних условиях "просто" напаял шины. Добился своего паяльником. Не без вони, конечно же. Толщину припоя контролировать не стали, ибо подвиг этот никто повторять не захотел. На будущее запланировали использовать "бутерброд" с утюгами.
Потенциально и электрохимией медь на наружных слоях наращивать можно в домашних условиях, знаю другого "Кулибина", он в квартире металлизировал отверстия, а для этого дополнительно нужно вначале химически осадить проводник на стеклотекстолите (совсем едкая химия).

По моему видению компоновка регулей будет эволюцинировать в направлении расщепления фаз (вместо текущей моды распараллеливать транзисторы), в подтаскивании ключей поближе к обмоткам (и заодно - к зоне обдува пропеллером), в повышении напряжения заради снижения тока.