电动车控制器.docx

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电动车控制器

无锡科技职业学院

协助设计PCB板项目报告

班级：

应电1103

学号：

100110036

姓名：

季琛

指导老师：

居吉乔

电子工程学院

2013年9月

目录

1项目训练目的...................................................................................................1

2项目工作任务...................................................................................................1

3项目相关知识...................................................................................................1

4项目操作步骤...................................................................................................2

A.原理图设计.............................................................................................2

B.元件设计.................................................................................................5

C.ERC检查..................................................................................................6

D.生成网络表.............................................................................................7

E.生成材料报表.........................................................................................8

F.PCB设计.................................................................................................10

G.DRE检查.................................................................................................14

5结果记录..........................................................................................................16

6小结...................................................................................................................17

附件一：

元件清单

附件二：

电动机控制器原理图

附件三：

电动机控制器PCB

项目四协助设计PCB板

1．项目训练目的

1）熟悉PORTEL电路设计软件的功能和使用方法；

2）熟悉原理图设计步骤和技巧；

3）掌握原理图设计、编辑、处理的方法；

4）能使用PORTEL软件完成电路原理图设计；

5）熟悉印制电路板基础知识；

6）掌握PCB设计流程；

7）掌握电路板的规划和设计方法；

8）能使用软件进行PCB设计。

2．项目工作任务

1）认识电路元器件；

2）建立设计、原理图环境设置；

3）元器件的查找、放置及电路的连线；

4）ERC检查、电路报表；

5）建立PCB文件、规划电路板；

6）加载网络表和元件布局；

7）PCB的布线；

8）DRC检查及报表。

3．项目相关知识

基于CY8C24423的电动车控制器的主要参数及功能特点和典型应用电路功能描述如下：

1、控制器的主要参数及功能参数：

额定电压：

DC48V；

额定功率：

350W；

欠压保护：

DC42V±0.5V；

限流电流：

限流值为20A（±0.5A）；

静态功耗：

<3w；

限速功能：

最高车速可达35Km/h~45Km/h,限速时行驶速度控制在20Km/h以内；

巡航模式：

具有自动巡航和手动巡航两种功能可选，自动巡航时手把不动8秒进入巡航，稳定行驶速度，无需手柄控制；

1:

1助力功能：

电动车控制器根据汽车者脚踏力的大小，给出相应比例的电机动力，实现在骑行中辅以动力，让骑行者感觉更轻松；

仪表匹配：

可配接各种电动车串显仪表，并显仪表，共正共负指示灯；各种速度仪表；霍尔速度表，共正、共负相线速度；

电机匹配：

600/1200相位，350w，无刷直流电动机；

普通刹车断电：

适用于机械敞开，低电平刹车，高电平刹车；

超静音：

启动及全程行驶过程中噪声极低，大大超越了传统的无刷控制器，减少电动机振动，大大延长电机的寿命；

低发热：

采用国际先进的同步整流技术，大幅度降低控制器的热损耗，提高了整车的能量使用效率，延长了续驶里程；

防飞车功能：

解决了无刷控孩子气由于转把或线路故障引起的飞车现象，提高了系统的安全性；

堵转保护功能：

电机堵转3秒以上控制器自动保护，放置烧毁电机；

短路保护功能：

电动车无刷电机三根相线输出端任意两端短路或三端全短路，控制器不会烧毁。

2、CYC24423主要特征

电源电压：

5V±5%

工作电流：

20mA

时钟频率：

24MHZ

工作温度：

-400C~850C

热阻：

690C/W,1010C/W

回流焊峰值温度：

240~2600C

4.项目操作步骤

A.原理图设计

（1）打开protel99软件，在窗口“文件”菜单栏上剪辑File\new选项呢，弹出NewDesignDatabase对话框，在designstoragetype输入框中输入“电动车控制器.ddb”。

在databaselocation项中单击Browse按钮，弹出数据库定位对话框，将文件保存着在桌面文件夹中。

如图1

（图1）

（2）打开文档管理器，选择SchematicDocument图标，新建一个原理图文件，命名为“电动车控制器.sch”。

（3）打开原理图文件，通过“设计\选项”选项，在弹出的Sheetoptions选项中按照相关要求设置图纸大小等要求。

在原理图编辑器中，点击窗口左边的BrowseSch标签，下拉并选中Libraries。

单击管理器中的Add/Remove按钮，在路径中选中MiscellaneousDevices.lib文件库。

按照要求设计原理图，选择元件并添加。

若元件库中无相应元件需自己创建新元件，修改元件编号、方向、封装、大小等。

（4）对添加的元件进行元件布局要求方便连线、布局合理。

如图6

（图6）

（5）利用工具栏中的放置导线按钮（如图7），对整个电路图进行连线。

注意元件之间用导线连接，不要直接用引脚相连；在导线、导线之间及导线、元件引脚的连线，都不能出现重叠，否则ERC检查会出现错误。

如图8

（图8）

B．元件设计

（6）建立集成芯片PSOC-24423符号：

在Documents中新建SchematicLibraryDocument图标（如图9）、文件重命名为“PSOC-24423”。

（图9）

（7）利用SchLibDrawingTools工具栏，选择矩形工具画出矩形，然后利用直线工具画出输入输出引脚，最后选择文字工具添加引脚名称。

点击窗口左边的BrowseSchLib标签，选择Description，在跳出的选项框中填写Default：

U1；Footprint：

ILEAD28，完成元件设计。

如图10

（图10）

（8）点击Place将新设计的元件PSOC-24423加载到原理图中。

C.ERC检查

（1）在进行电路的ERC检查时，先进行检查规则设置。

执行“工具”菜单ERC命令，弹出对话框，如图11。

（图11）

（2）点击ok确定，系统即开始对电路进行检查，然后生成ERC检查报告，如图12

（图12）

D.生成网络表

（1）执行“设计”菜单命令Design/CreateNetlist；

（2）执行该命令后会出现如图13所示对话框，设置对话框；

（图13）

（3）点击ok按钮，软件生成如图14的网络表。

（图14）

E.生成材料报表

（1）执行“报告”菜单命令Reports/BillofMaterial，出现元件列表对话框；

（图15）

（2）设置好后点击Next键进入下一设置直至结束；

（3）点击Finish按钮生成材料清单，如图16。

（图16）

F.PCB设计

（1）执行“文件”菜单命令File/New，出现NewDocument对话框，选择其中的PCBDocument图标，如图17，双击该图标。

（图17）

（2）添加图层，执行“设计”命令Design/Layers，打开文档设置对话框DocumetLayers，根据电动机控制器的设计要求添加相应图层。

如图18

（图18）

（3）执行“设计”命令Design/Options，打开文档设置对话框DocumetOptions，设置电气栅格范围5mil，可视栅格样式为线状，计量单位选英制单位，其它用系统默认值。

如图19

（图19）

（4）利用绘图工具在KeepOutLayer层绘制外框，外框尺寸9000*6000。

如图20

（图20）

（5）执行“设计”菜单命令Design/Add/RemoveLibrary，弹出PCBLibraries对话框，如图21，选中所需元件库后，点击ADD按钮即可加载元件库。

（图21）

（6）执行“设计”菜单命令Design/Load，弹出Load对话框，如图22，点击Browse选择网络表，确认无误后点击Execute按钮即可加载元件。

如图23

（图22）

（图23）

（7）执行“工具”菜单命令Tools/AutoPlacement，开始自动布局，如图24

（图24）

（8）手动布局，结果如图25

（9）执行“设计”菜单命令Design/Rules，将弹出设计对话框，更改线宽等参数，如图26。

（图26）

点击确定开始自动布线，如图27

（图27）

G.DRE检查

（1）执行“工具”菜单命令Tools/DseignRuleCheck，弹出DseignRuleCheck设置对话框，如图28

（图28）

完成如图28所示设置后点击“RunDRC”，系统自动进行设计检查功能，生成报告。

如图29

（图29）

5.结果记录

（1）绘制PSOC-24423芯片

（2）封装PAD1

（3）电动机控制器电路图

详图见附件一

6.小结

1.问题讨论（实际中遇到的问题及改进方法）

在实际操作过程中常常会遇到在元件库中查找不到元件封装、找不到元件等等，这时就需要我们在自己创建的文件中自行绘制新元件并创建新封装库。

在制作PCB过程中需要将所有元件的封装库都加载进去，不然会出现查找不到相关元件的情况。

在加载过程中还会出现一些错误，比如：

绘制的元件尺寸过大；连接线不在设置范围内；元件重叠等等问题。

对于这些问题解决方法如下：

更改元件尺寸，更改连接线大小或调整设置范围。

手动布局时调整元件与元件间的距离。

2.完成作业

3.收获体会

通过这次实验我熟悉了protel99画图方法，明白了电动机控制器的内部工作原理对我学习电子产品设计和集成电路制造工艺也有非常大的帮助。

要熟练protel99的使用不仅仅要多练习还要有丰富的器件知识。

附件一：

元件清单

附件二：

电动机控制器原理图

附件三：

电动机控制器PCB

附件一：

元件清单

序号

PartType

Designator

Footprint

Description

1

+48V

IO1

PAD1

Connector

2

+48V

IO2

PAD1

Connector

3

0.01uF

C33

805

Capacitor

4

0.001uF

C9

805

Capacitor

5

0.1uF

C11

805

Capacitor

6

0.1uF

C24

805

Capacitor

7

0.01uF

C30

805

Capacitor

8

0.01uF

C27

805

Capacitor

9

0.01uF

C25

805

Capacitor

10

0.01uF

C15

805

Capacitor

11

0.1uF

C37

805

Capacitor

12

0.01uF

C31

805

Capacitor

13

0.01uF

C29

805

Capacitor

14

0.01uF

C20

805

Capacitor

15

0.01uF

C19

805

Capacitor

16

0.01uF

C18

805

Capacitor

17

0.01uF

C28

805

Capacitor

18

0.01uF

C13

805

Capacitor

19

0.01uF

C12

805

Capacitor

20

0.1uF

C16

805

Capacitor

21

0.01uF

C38

805

Capacitor

22

0.01uF

C14

805

Capacitor

23

1K

R22

805

24

1K

R53

805

25

1K

R20

805

26

1K

R65

805

27

1K

R70

805

28

1K

R7

805

29

1K

R21

805

30

1N4007

D4

805

Diode

31

1N4007

D24

805

Diode

32

1N4007

D2

805

Diode

33

1N4007

D7

805

Diode

34

1N4007

D27

805

Diode

35

1N4007

D25

805

Diode

36

1N4148

D12

805

37

1N4148

D14

805

38

1N4148

D13

805

39

1N4148

D8

805

40

1N4148

D5

805

41

1N4733

D18

RAD0.2

ZenerDiode

42

1N4733

D19

RAD0.2

ZenerDiode

43

1N4744

D21

RAD0.2

ZenerDiode

44

1N4744

D22

RAD0.2

ZenerDiode

45

1N4744

D20

RAD0.2

ZenerDiode

46

1N5810

D6

805

Diode

47

2.2K

R58

805

48

2.2K

R43

805

49

2.2K

R42

805

50

2.2K

R28

805

51

2.2K

R45

805

52

2.2K

R26

805

53

2.2K

R67

805

54

2.2K

R30

805

55

2.2K

R56

805

56

3.3

RL9

805

57

3.9K

R27

805

58

3.9K

R31

805

59

3.9K

R29

805

60

5.1K

R54

805

61

5k1

R17

805

62

5k1

R19

805

63

5k1

R18

805

64

10K

R71

805

65

10K

R66

805

66

10K

R57

805

67

10k

R36

805

68

10uF/16V

C10

RB.3/.6

ElectrolyticCapacitor

69

16k

R64

805

70

20K

R6

805

71

20K

RL

805

72

20K

R39

805

73

20K

R63

805

74

20K

R61

805

75

20K

R40

805

76

20K

R62

805

77

20K

R33

805

78

20K

R34

805

79

20K

R49

805

80

20K

R32

805

81

22K

R41

805

82

22K

R50

805

83

22k

R48

805

84

24K

RX

805

85

30K

R37

805

86

30K

R9

805

87

30K

R5

805

88

30K

R52

805

89

30K

R10

805

90

30k

R51

805

91

33

R11

805

92

33

R47

805

93

33

R69

805

94

33

R12

805

95

33

R79

805

96

33

R13

805

97

33

R16

805

98

33

R60

805

99

33

R14

805

100

33

R15

805

101

33uF/63V

C34

RB.4/.8

ElectrolyticCapacitor

102

47uF/50V

C8

RB.3/.6

103

47uF/50V

C6

RB.3/.6

104

47uF/50V

C7

RB.3/.6

105

51K

R4

805

106

51K

R38

805

107

51k/18k

R35

805

108

60/120转矩

RW

805

109

75N75

Q1

TO-2201

110

75N75

Q3

TO-2201

111

75N75

Q4

TO-2201

112

75N75

Q2

TO-2201

113

75N75

Q6

TO-2201

114

75N75

Q5

TO-2201

115

78L05

U3

TO-2201

116

100K%

R3

805

117

100K%

R2

805

118

100K

Rout

805

119

100K

R8

805

120

100uf/16v

C32

RB.3/.6

ElectrolyticCapacitor

121

100uf/16v

C5

RB.3/.6

ElectrolyticCapacitor

122

100uf/63V

C3

RB.4/.8

ElectrolyticCapacitor

123

104/100V

C23

805

Capacitor

124

104/100V

C36

805

Capacitor

125

104/100V

C22

805

Capacitor

126

104/100V

C21

805

Capacitor

127

104/160v

C35

805

Capacitor

128

220uF/25V

C4

RB.4/.8

ElectrolyticCapacitor

129

240

R55

805

130

470uf/50V

C1

RB.4/.8

ElectrolyticCapacitor

131

470uf/50V

C2

RB.4/.8

ElectrolyticCapacitor

132

510

R59

805

133

510

R68

805

134

510

R46

805

135

510

R80

805

136

510

R23

805

137

510

R25

805

138

510

R24

805

139

510/2W

RT1

805

140

510/2W

RT2

805

141

4148

D10

805

142

4148

D11

805

143

4148

D9

805

144

4148

D3

805

145

4148

D28

805

146

4148

D26

805

147

5401

T19

SOT-23

PNPTransistor

148

5401

T20

SOT-23

PNPTransistor

149

5401

T23

SOT-23

PNPTransistor

150

5401

T22

SOT-23

PNPTransistor

151

5401

T17

SOT-23

PNPTransistor

152

5401

T16

SOT-23

PNPTransistor

153

5551

T5

SOT-23

STC

154

5551

T6

SOT-23

STC

155

5551

T21

SOT-23

STC

156

5551

T3

SOT-23

STC

157

5551

T1

SOT-23

STC

158

5551

T18

SOT-23

STC

159

5551

T4

SOT-23

STC

160

5551

T15

SOT-23

STC

161

5551

T2

SOT-23

STC

162

9013

T14

SOT-23

163

9013

T7

SOT-23

164

IN4007

D15

805

Diode

165

LM317

U2

TO-2201

166

PSOC-24423

U1

SSOP28

167

表头

XS2

SIP4

Connector

168

程序写入口

XS1

SIP5

Connector

169

多功能

J7

SIP6

Connector

170

换相

J3

SIP5

Connector