以下原理圖摘錄顯示了 EFM8 及相關(guān)電路：

您可能已經(jīng)在框圖中注意到 EFM8 似乎由 DC/DC 轉換器的 5 V 供電。但實(shí)際上，EFM8 有一個(gè)集成的線(xiàn)性穩壓器，可接受 5 V 輸入并生成 3.3 V 電壓供自身使用和外部電路使用。J2 是一個(gè)三針接頭，允許用戶(hù)通過(guò) DC/DC 轉換器或 USB 連接提供的 5 V 電壓為 EFM8 供電。后一種布置對于初始測試和調試來(lái)說(shuō)很方便，因為即使電池斷開(kāi)或 DC/DC 轉換器無(wú)法運行，EFM8 也能正常工作。

微控制器有一個(gè)相當準確的集成振蕩器，但我選擇包含一個(gè)外部振蕩器 (U8)，以防需要更高的頻率精度。LTC6930是一款“硅振蕩器”——這個(gè)相當模糊的術(shù)語(yǔ)是指不需要壓電元件的振蕩器 IC。這些設備有一定的好處；您可以在此處閱讀有關(guān)硅振蕩器的更多信息。

其余組件如下：

J5：一個(gè)接頭，允許我們使用 Silicon Labs USB 調試適配器對微控制器進(jìn)行調試和編程
LED1：一個(gè)封裝中的三個(gè)通用 LED（紅、綠、藍）
FB1：有助于抑制電源噪聲的鐵氧體磁珠
D1和D2：USB 信號的 ESD 保護二極管
J1：USB Micro-B 連接器，允許 EFM8 與 USB 主機設備通信
C3和C4：EFM8內部參考電壓的輸出電容器
用于電源軌的各種濾波器/旁路帽
的幫助：MAX14870

該板包含兩個(gè)這樣的電路，因為 Tri-Track 底盤(pán)有兩個(gè)坦克式軌道，每個(gè)軌道都有一個(gè)電機。我們需要能夠獨立控制兩個(gè)電機，以便我們可以通過(guò)改變一個(gè)軌道相對于另一個(gè)軌道的速度來(lái)轉動(dòng)機器人。

我喜歡設計自己的電路，但我也喜歡從高技能 IC 設計師提供的好處中獲益。工程謙遜的一部分是接受這樣一個(gè)事實(shí)：Maxim 的可以設計出遠遠超過(guò)我可能想出的任何電機控制器。因此，我們推出了MAX14870，這是一款高度集成、小尺寸、用戶(hù)友好的器件，需要很少的外部元件，僅需要三個(gè)控制信號。

控制界面很簡(jiǎn)單：

nEN 引腳必須驅動(dòng)為低電平才能啟用電機驅動(dòng)輸出。

DIR 引腳的邏輯電平控制電機的旋轉方向。

只要 PWM 引腳處于邏輯高電平，就會(huì )向電機施加驅動(dòng)電壓。顧名思義，電機的速度可以通過(guò)向 PWM 引腳施加脈寬調制信號來(lái)控制。

過(guò)流情況或熱關(guān)斷會(huì )將 nFAULT 引腳驅動(dòng)至邏輯低電平。當電機控制情況出現問(wèn)題時(shí)，這使得微控制器能夠收到通知。它是開(kāi)漏輸出，因此多個(gè) nFAULT 引腳可以連接在一起（盡管采用這種布置，無(wú)法確定哪個(gè)特定芯片正在生成故障條件）。

檢測電流：V = IR

讓我們花一點(diǎn)時(shí)間來(lái)了解一下檢測電阻 R1 的情況。通過(guò)允許電流從 12 V 電源流經(jīng)高側 FET 之一、電機線(xiàn)圈、低側 FET 之一，流至 COM 引腳來(lái)驅動(dòng)電機。該電流需要流向接地節點(diǎn)，但我們不必將 COM 引腳直接接地。如果我們在 COM 引腳和地之間放置一個(gè)小電阻，COM 節點(diǎn)的電壓將與流過(guò)電機線(xiàn)圈的電流成正比。換句話(huà)說(shuō)，這個(gè)電流檢測電阻使我們能夠監控電機驅動(dòng)電流。

通過(guò)添加檢測電阻并將COM節點(diǎn)連接到MAX14870的SNS引腳，我們可以實(shí)現內部電流調節功能。MAX14870希望SNS引腳電壓保持在100 mV以下；如果該電壓開(kāi)始變得過(guò)高，電機驅動(dòng)電流會(huì )根

據需要中斷，以將 SNS 電壓保持在 100 mV 以下。因此，電機驅動(dòng)電流由以下等式給出：

$$I_{MAX}=frac{100 mV}{R_{SENSE}}$$

C-BISCUIT 電機控制電路有一個(gè) 0.068 Ω 檢測電阻；這意味著(zhù)電機驅動(dòng)電流被限制在約 1.47 A。Tri-Track 電機的數據表表明啟動(dòng)電流約為 1.5 A，因此 1.47 A 是一個(gè)保守的限制，仍允許電機正常啟動(dòng)。但考慮到我之前沒(méi)有使用該電機或 MAX14870 的經(jīng)驗，如果發(fā)現 0.068 Ω 不是 R SENSE的值，我不會(huì )感到驚訝。

需要記住的重要一點(diǎn)是，該檢測電阻會(huì )消耗一些嚴重的功率。這是一個(gè)容易犯重大錯誤的地方，因為低壓設計人員通常不需要仔細考慮電阻器的額定功率。盡管啟動(dòng)電流高于穩態(tài)電流，但為了安全起見(jiàn)，我們假設該電阻器可能會(huì )長(cháng)時(shí)間承受 1.5 A 的電流。這意味著(zhù)

$$P_{MAX}=(1.5 A)^2 imes0.068 歐米茄=0.153 W$$

我喜歡兩倍的安全裕度，因此電阻器的額定功率應至少為 1/4 W。我選擇了 1/2 W 部件，因為這讓我更有信心電阻器不會(huì )因以下原因而燒毀：設計者錯誤。

如果不需要自動(dòng)電流調節，只需將 SNS 引腳接地即可禁用此功能，這（顯然）可以確保 SNS 上的電壓永遠不會(huì )超過(guò) 100 mV。MAX14870仍然具有其通用的過(guò)流保護功能，但只有當流經(jīng)電機驅動(dòng)線(xiàn)路之一的電流大于約6 A且持續時(shí)間超過(guò)1 ?s時(shí)，該保護才會(huì )啟動(dòng)。

電機電流——EFM8 應該知道的

由于我決定添加一個(gè)用于自動(dòng)電流調節的檢測電阻器，因此我還可以添加一些額外的組件，使 EFM8 微控制器能夠收集有關(guān)電機在各種工作條件下需要多少電流的信息。這就是運算放大器電路的用途，它只是一個(gè)增益為 10 的同相放大器，用作 R SENSE兩端的電壓與 EFM8 的 ADC 電路之間的接口電路。