01
绪论与系统概览
应用场景（机器人关节、AGV、直驱转台）、技术挑战（转矩脉动、散热、成本）、课程目标与学习路径
概览机器人AGV
02
电机本体选型与特性分析
BLDC与PMSM对比、极槽配合、反电动势与转矩常数、齿槽转矩分析
BLDCPMSM极槽
03
功率级拓扑设计
三相全桥逆变器、MOSFET/IGBT选型、栅极驱动（自举、隔离）、死区时间设置
逆变器驱动死区
04
电流采样与调理电路
采样电阻/霍尔传感器、差分放大、共模抑制与偏置、ADC接口匹配
采样差分放大ADC
05
位置与速度传感器
霍尔传感器、增量式/绝对式编码器接口、磁编码器(AS5048)、无传感器方案简介
编码器霍尔磁编码
06
主控芯片选型与最小系统
MCU选型(STM32/TI C2000/国产)、时钟复位、电源树、JTAG/SWD调试
MCUSTM32C2000
07
电源系统设计
系统电源架构(24V/48V母线)、DC-DC降压(LM2596/TPS5430)、LDO与噪声抑制、上电时序
电源DC-DCLDO
08
驱动电路保护设计
过流保护(比较器+软件)、过压/欠压、过热(NTC/PTC)、短路保护与TVS
保护TVSNTC
09
电磁兼容性（EMC）设计
传导/辐射发射抑制、PCB布局布线(功率地/信号地)、共模扼流圈、X/Y电容、屏蔽接地
EMC布局滤波
10
热管理设计
热源分析(铜损/铁损/开关损耗)、散热器选型与热阻、风冷/液冷、热仿真基础
散热热仿真液冷
11
控制算法硬件支撑
PWM生成(高级定时器)、ADC触发同步采样、正交编码器接口(QEP)、SVPWM硬件逻辑
PWMQEPSVPWM
12
FOC硬件实现
电流环/速度环硬件加速、Cordic算法硬件、FPGA辅助高速FOC架构
FOCCordicFPGA
13
通信接口设计
CAN/CANFD(TJA1050)、RS485/422、EtherCAT从站、SPI/I2C板级通信
CANEtherCATRS485
14
PCB设计实战（一）
原理图规范、元器件封装、关键网络(电流采样/PWM)布局布线约束
原理图封装布局
15
PCB设计实战（二）
多层板叠层、功率/驱动回路分区、散热过孔与铜皮、DFM检查清单
叠层DFM散热
16
硬件调试与测试（一）
电源上电测试(纹波/斜率)、PWM波形(上升/下降/死区)、电流采样标定
调试波形标定
17
硬件调试与测试（二）
转矩-转速特性、效率Map图、温升测试与热成像、EMC预扫描整改
Map图热成像EMC
18
可靠性设计
降额设计、MTBF与加速寿命、振动冲击防护、三防漆与防护等级
MTBF降额三防
19
低成本方案设计
分立器件驱动、单电阻采样、简化版FOC硬件、国产化替代选型
低成本单电阻国产化
20
大功率驱动设计（>5kW）
多管并联驱动、均流设计、IGBT模块驱动(2SD315)、水冷散热系统
大功率IGBT水冷
21
低压大电流驱动设计（<48V）
同步Buck变换器、MOSFET Rds(on)温度特性、大电流PCB走线载流能力
低压大电流Buck
22
伺服驱动级联设计
位置/速度/电流环硬件接口、模拟量指令(±10V)、脉冲方向指令接口
伺服级联模拟量
23
功能安全设计
ISO 13849/IEC 61508简介、STO电路、双通道冗余、诊断覆盖率
功能安全STO冗余
24
固件与硬件的协同设计
ADC采样与PWM同步硬件触发、中断优先级与资源分配、DMA数据搬运
协同DMA中断
25
电机驱动器的EMC认证
CE/FCC流程、传导发射(LISN)、辐射发射(天线法)、谐波电流(IEC 61000-3-2)
认证CEFCC
26
典型故障案例分析
MOSFET炸管(米勒平台/寄生导通)、电流采样噪声致FOC失控、编码器干扰定位抖动
故障米勒噪声
27
智能驱动与数字化
状态监测(电压/电流/温度/振动)、预测性维护算法硬件、边缘计算应用
智能预测维护边缘
28
模块化与平台化设计
功率板/控制板分离、接口标准化(排针/板对板)、固件硬件抽象层(HAL)
模块化HAL标准化
29
项目实战：AGV驱动轮电机驱动器
需求分析(48V/500W)、方案选型、原理图与PCB设计、调试与性能验证
AGV实战驱动轮
30
项目实战：协作机器人关节驱动器
需求分析(48V/1kW高动态)、方案选型、热设计与结构集成、安全功能实现
协作机器人关节安全