作为一个软硬通吃的工程师，我觉得买现成的驱动板是没有灵魂的。 为了我的四足机器人项目，我决定基于 DRV8301 + STM32G4 设计一款高性能 FOC 驱动器。

🎨 原理图：看似简单

原理图其实没什么好说的，照着 Datasheet 抄呗。

  • 主控：STM32G431CBU6（自带 Cordic 单元，算三角函数神器）。
  • 预驱：DRV8301（集成了运放和 Buck 降压，省事）。
  • 功率级：6 个 N-MOS 管组成的三相逆变桥。

我觉得自己稳了。

🗺️ Layout：电流的艺术

到了画 PCB (Layout) 阶段，问题来了。 这是我第一次画 4 层板。

  • 大电流回路：电机电流峰值可能达到 30A。铜皮要多宽？过孔要打多少？
  • 采样电阻：FOC 算法依赖高精度的电流采样。采样电阻的走线必须是差分的，而且要远离干扰源。
  • 地平面：模拟地 (AGND) 和 功率地 (PGND) 怎么分？单点接地还是大面积铺铜？

我查阅了无数份 Application Note，最后决定：大面积铺地，关键信号包地。看着绿油油的 3D 预览图，我充满了自信。

💥 第一次上电：Magic Smoke

板子打样回来，我花了 3 个小时焊接。 检查短路？没问题。 上电！

“砰！” 伴随着一声清脆的爆鸣，一股熟悉的焦糊味弥漫在实验室。 我的 100 块钱（板子+元器件）瞬间化为乌有。

🕵️‍♂️ 尸检报告

经过惨痛的排查，我发现了两个致命错误：

  1. 死区时间 (Dead Time)：我在软件里设置的死区时间太短了。导致上下桥臂的 MOS 管有那么一瞬间同时导通了。电源直接对地短路，电流瞬间爆炸。
  2. 栅极电阻：我选的栅极驱动电阻太小，导致 MOS 管开关速度过快，产生了巨大的 $dv/dt$ 尖峰，直接击穿了栅极氧化层。

🔄 重生

吸取教训，我重新调整了参数，并手动修补了板子。 第二次上电，我接上了限流电源。 电流 0.05A，正常！ 输入 PWM，电机发出了轻微的电流声，然后缓缓转动起来。 示波器上，三相电流呈现出完美的正弦波。

那一刻，我觉得那几个炸掉的 MOS 管死得其所。 硬件设计，真的是一门用钱（和头发）堆出来的手艺。