上一篇文章在头条上面阅读超过了10W+，很多网友在回复中提到了一些我忽略的点，比如当年的翻新MOS，比如如何节省采样电阻的问题，还有部分技术型网友想要了解下电机控制器的发展史，那我趁热打铁把我所了解的一些皮毛再跟大家唠唠。

关于文章中的卷，有网友也提到不合理，这里我给我所讲的卷加一下引号，互联网和教育界的卷更多的被定义为一种无意义的竞争，我所描述的卷其实是有意义的创新。

那我们先聊聊关于MOS的翻新。

业内熟知的75N75

ST当年有这么一个物料，他是TO-220封装的STP75N75，Vdss为75V，Id标称80A的一个N沟道的场效应管，还记得上篇文中讲到，控制器行业的MOS管都习惯选用TO-220封装的管子，以至于很多项目中相同的需求贴片规格MOS管的地方，厂家都会使用特殊的折弯治具将TO-220折弯成类似D2PAK的贴装形式，因为这样的大批量采购可以降低采购成本，也能和市场上大量的型号匹配。

很多厂商看到了75N75在两轮车控制器行业的市场容量极其巨大，因此也开发出了很多类型型号，一看器件的命名就知道，XXX75N75，但这里还有另一条更简单的路子，那就是二手货。

由于整个行业的控制器在功率部分的结构设计基本统一，因此很多废旧控制器被回收利用，将MOS拆下来清洗，重新检测和翻新，甚至有很多会对引脚进行重新接引，当然市面上更多的还是标注好引脚长度来出售的。

在半导体销售行业，这种翻新料被称为原装料哦，宣传的关键词就是原装，进口。

大家可以看一下图中的引脚就明白了。

翻新的价格肯定便宜，从废品中检出来的东西呀，比较讽刺的是，从控制器厂家的反馈来看，除了因为便宜而采用这种进口翻新的75N75，另外一个原因是它炸管的几率还比国内其他品牌的低，当然我猜测这种翻新肯定不是简单的清洗一下，他一定是对Vth开启电压和内阻做了重新的测试和分类的。

想像一下当年这些翻新的MOS，数以吨计的冲击着市场，很多都可能是翻新了多次的，控制器便宜，坏了只换不修不像你想的那么难。

OK，说了这么多在成本上的优化，给大家的感觉，我想应该是我们的产业很低端，没有技术含量，其实不是这样的，接下来我来聊一下积极阳光一点的。

什么是6管，9管，12管，15管控制器

很多控制器厂商在淘宝上的宣传自己的功率时，往往会附带上控制器的管数量描述，这里的管就是指的MOS管。

首先我们从电机控制的原理上可以得知，对于3相的BLDC来说，他的功率线有三项分别为UVW，如果我们想控制线圈中的电流方向就需要一对MOS管来控制，三相线圈如果都想控制电流的方向，那么就需要3对这样的对管电路，如下图

因此我们可以看到，一个电机控制器功率部分的最基本组成就是需要6个MOS管来进行信号的逆变和功率推动。于是最简单的控制器也得是6个管子。

刚刚我们提到，如果想控制线圈上的电流方向，我们只需要改变对管的开关状态就可以了，那么如果我们想控制线圈上的电流大小怎么办呢？

可以使用PWM信号施加在MOS管栅极，以一个高频率的开关占空比来调节电感线圈上的电流，这样一来也产生了一些其他问题，也就是MOS在高频开关的时候会有一个开关损耗，MOS管的热量的产生基本上是由这个开关损耗加上Rdson（内阻）流过电流产生的热量。

好了，现在我们需要设计更大功率的控制器，于是我们将6管加倍，改成了12管，也就是双并管驱动，功率可以从350W做到500W了，可是竞争对手看到了总想突破一下。

我们设想一下，如果让上管常开，下管在栅极上施加PWM来对电流大小进行控制，那么上管的开关损耗就被显著降低，只有下管的开关损耗保持不变，那么这样一来我们就可以把12管控制器中上面三个管子的并管去掉了。这样9管控制器就诞生了。

15管也是同样的逻辑，这样的智慧我可以肯定，它不是互联网与教育界的卷，这是我们做技术开发者的骄傲。

控制器技术架构的迭代史

两轮车控制器的控制方式是从方波算法转到正玄波算法，然后在转到FOC矢量控制算法上面来的，这一部分我确实没太多自信讲的清晰，如果大家感兴趣可以关注我朋友的文章，某乎搜袁玉斌，他的一系列文章讲的非常透彻。

我今天想从硬件的角度上去聊聊我们从技术端是如何改进控制器成本的。

电机控制的这套电路想做好一个完整的FOC闭环，最重要的就是要采样到准确的电机相线上的电流，用来通过象限变换获得等效的D轴和Q轴电流，这样才能把三相电机等效成类似直流两相电机的模型进行有效的力矩控制。

最初的相线电流采样是直接从电机的UVW相线上进行采样，由于这里的电压平台和输入电压是一个级别，并不是小信号量，因此最初人们使用采样电阻+高压隔离运放来解决这个问题。

相线采样

从相线上采样电流的好处是采样算法要简单很多，因为电感上的电流不会突变，因此可以在一个FOC的PWM开关周期的任意位置进行采样，而不必过于担心MOS管的开关引入的噪声。

如上图所示，我们把电流检测的芯片布置在电机的相线上面，这样可以采样到连续的电流，实际应用中只需要采集两相，第三相可以通过电流的基尔霍夫定律计算出来。

这里的电流采样还有一种现在更流行的技术，它采用霍尔效应原理来进行高压隔离，叫做霍尔电流传感器，这种传感器可以直接将磁环感应部件套在相线上，不像采样电阻那样需要考虑电阻功率压降发热等，算是目前应用最广的方案，尤其是在电动汽车领域。

低边电阻采样

无论是功率电阻+隔离运放，还是采用hall电流传感器，在电动两轮车市场来说都是奢侈品，只有一些高端的场景才会用到。于是技术的优化开始了，我们可以选择在下管打开的时候，从下管到地线之间串接一个采样电阻，这样可以把隔离运放省去，使用普通的轨对轨低压运放就可以采样到电流，如下图所示：

这样的设计只需要将ADC采样的时刻控制在下边MOS管打开的时候去采样，就可以获取到相线上的电流，软件上复杂了一些，但是硬件上却能够将三个高压隔离运放换成一个普通5毛钱的4通道的普通运放，这里用的最多的324。成本十倍优绝对是一项创新技术。

这还不算完，如果我们不考虑一定使用满功率，也就是对母线电压的调制比有要求，我们可以对总功率降一点额，这样我们只需要两个相电阻+2路运放就可以采样到完整的电流信息，又可以省去3毛钱。

你以为这样就完了？

一个功率3W的贴片功率电阻可是要0.25RMB的，而且这东西在这里还要发热，功率大了还需要多并联，MOS管不是有个内阻的嘛？直接采样他不就OK了。看下图中，我把三个功率采样电阻去掉了，我们将在下边管打开的时候直接通过MOS管的内阻进行电流值的计算，必要的时候也可以通过温度检测进行一些补偿。

你看这样的电路板上面是不是更简洁了，因为简单，所以便宜。

其实这样还是不够节省，且MOS的内阻随温度的变化一致性也不是特别好，对电流的采样精度会有所影响。为了再次优化软件算法，我们可以做到使用一颗采样电阻来做到三相电流的采样，这就是单电阻采样技术，下图是他的技术架构：

这种单电阻采样，将整个采样电路的成本压缩到了一个功率电阻+一个普通运放，但是对软件的要求增加很多，我们需要在一个FOC周期的波形中进行两次采样，这对于ADC本身的采样速度也提出了要求，不过别忘了上一篇文章中讲到的MCU的技术改进，这些问题都不在话下。

至于这个地方如和确定采样时刻，如和做到波形补偿，有很多芯片原厂的专利技术可以查询，我这里就不去赘述了

TI的方法也是在PWM左半部分周期采样两次，当出现不可观测区时，当前周期不够的，提前“预支”下一个周期的值来补偿，还有很多很多其他方法，总之降本增效的目的达成了。

上面讲到的是我们在控制器中重建电流方向上的优化，在位置传感器方面，我们对算法的优化更加激进，从最早的光电编码器，到后来的磁编码器，再到现在广泛使用到三相开关HALL传感器，我们利用速度积分来重建转子角度信息，以及逐步在一些滑板车场景上使用的无传感器FOC算法也在慢慢的普及。

我相信任何一个行业都有自己“内卷”的形式，只要我们做到了成本十倍优或者功能十倍好就是伟大的创新。

关注我，给你分享行业独特观点 技术分享可查看公号 【轩哥谈芯】XGChip