电流走过的这条路
电池到电机之间隔着一块 板子,它做的事说起来简单,把直流电切成三相交流,按正确的顺序给三组线圈送电,让转子跟着磁场转下去。这块板子叫电调,整机的电流全都要从它身上过。
发热的账最先要算。电调里的功率器件是 MOS 管,好一点的做到零点七五毫欧这个量级的内阻。发热等于电流的平方乘以内阻,所以电流翻一倍,热是四倍。四十五安培流过零点七五毫欧,算下来接近一百五十瓦的损耗摊在四个管子上,这就是为什么标称电流一定要留余量。四合一电调尤其依赖气流散热,装在密封舱里或者被电池压得死死的,标称值根本达不到。
标称本身也有讲究。持续电流是能长时间扛住的,瞬时峰值一般按十秒算。四合一电调标的数字通常是一路的,也就是对应一个电机,不是四个加起来。选型的原则是电池能给的电流大于等于电调的持续电流,电调的持续电流大于等于电机的最大电流,两头都留两三成余量。电机最大电流二十八安培,就不要刚好配三十安培的电调,配三十五或者四十更稳妥。
协议这条线这些年变化很大。最早的 PWM 是五十赫兹的脉宽信号,刷新慢,油门响应像隔了一层东西。后来有了 OneShot 这类短脉冲方案,再后来是 DShot,三百、六百这样的数字代表波特率。数字协议的好处是带校验,不会因为一点电磁噪声就把指令读歪,响应也更一致,现在装机基本都在这条路上。竞速追求极致会往六百走,一般飞行用三百已经足够,对布线的要求也宽松一些。
双向 DShot 是个更实用的东西。开启之后,电调会在同一条信号线上把电机实时转速回传给飞控,飞控据此算出噪声该在哪个频率上。这就是转速滤波能工作的前提,配置的时候要记得把电机极对数填对,否则回传的转速换算会错。
固件里可调的东西比想象中多。启动功率决定电机从静止到转起来的那一下有多冲,设高了起步猛但容易发抖,设低了带桨启动可能转不起来。刹车强度影响收油门以后的减速快慢,做动作的人对这个很敏感。低压保护、温度限制、电流限制这三项是保命的,温度通常设在一百摄氏度上下,电流限制按电机和电调里较弱的那个来定。开关频率常见的是四十八千赫兹,这个频率落在人耳听不见的范围,也能避开一部分噪声频段。低 KV 的大电机和高 KV 的小电机对固件里的电机参数要求不同,改了之后转速才跟得上预期。
刷固件和改配置一般通过飞控桥接完成,用网页端的配置工具读写,不需要额外接线。刷之前记一下原来的设置,出问题好还原。
供电部分也在这块板上。电池电压直接进电调,电调再分出五伏和九伏两路。五伏给飞控、接收机、摄像头,九伏通常给图传发射端。图传对电源干净程度很敏感,电压不稳画面上就会出现条纹,所以不少人会把图传单独从九伏取电,或者再加一级滤波。有些四合一电调不带稳压输出,需要另配。还有一路是电池电压直出,给飞控量电压和电流用,板上的电流计输出一般是十几毫伏每安培的量级,飞控按这个系数换算成屏幕上看到的数字。
电源输入端那颗低等效串联电阻的电容别省。电机在急加减速时会往回灌电压尖峰,电容负责把它吸收掉。电容老化或者干脆没焊,后果一是图传画面出横纹,二是 MOS 管长期承受尖峰,早晚击穿。引线要短,焊点要饱满,电容离电调越近效果越好。
电池这一头同样要算电流。聚合物锂电的放电能力用 C 数表示,最大持续电流等于容量乘 C 数。一块一千五百毫安时、一百二十 C 的电池,理论上能持续放出一百八十安培。四个电机满油门合计一百六十安培,这块电池够用。电压方面,单片满电四点二伏,标称三点七伏,长期存放建议放在三点八到三点八五之间,过放和满电存放都会让电池鼓包。电池的电压上限不能超过电调标注的支持范围,2S 到 6S 的板子接上 8S 电池,基本就是一声闷响。
大电流下还有一个容易被忽略的现象是压降。电池有内阻,线有电阻,插头有接触电阻,满油门时真正到电调输入端的电压会比静态测量低不少。电压掉下去,转速跟着掉,动力就软。所以线材别太长太细,插头要压紧,焊接要透。用了几个赛季的老电池内阻升高,同样的配置会明显感觉没劲,这时候该换的是电池不是电机。
布线本身也影响可靠性。信号线越短越好,几厘米的量级最合适,长了信号会衰减,高波特率可能开不起来。信号线不要和电源线平行走一段,那样会把噪声耦合进去。电机三根线的顺序无所谓,转向不对调任意两根或者在固件里改都行。
四合一和独立电调各有各的道理。四合一集成度高、布线干净、重量轻,坏一路要换整块。独立电调装在机臂上,坏一个换一个,散热也更好,但走线分散。小机器上四合一几乎是默认选择,装机孔位常见二十乘二十和三十点五乘三十点五两种,买之前跟机架对一下。
真烧了电调,原因多半逃不出这几条,电流余量不够还长期满油门,电容失效导致尖峰击穿,焊点虚接发热,或者进水和异物。查故障时先闻有没有焦味、看有没有鼓包,再量输入输出是否短路,最后才怀疑固件。修的时候注意,电调上电前一定先把桨拆掉,配置错了电机突然转起来是会伤人的。
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