针对 2.5A峰值电流 的电机控制系统设计，需结合电流保护阈值设定、器件选型及散热优化，确保系统在短时过载下安全运行。以下是技术方案要点：

一、硬件设计要点

1. 电流采样与保护电路Nj5嘉泰姆

   • 采样电阻选择：Nj5嘉泰姆

     • 阻值计算：根据峰值电流 Ipeak​=2.5A 及运放输入范围，选取 Rshunt​=0.1Ω，功耗 P=I²R=0.625W（需选1W以上功率电阻）。Nj5嘉泰姆

     • 布局优化：采用开尔文连接（四线制）减少温漂误差。Nj5嘉泰姆

   • 运放调理电路：Nj5嘉泰姆

     • 使用差分放大电路（如LM358），增益 G=20，将50mV采样信号放大至1V，便于MCU ADC检测。Nj5嘉泰姆

     • 增加RC低通滤波（截止频率1kHz），抑制高频噪声。Nj5嘉泰姆

2. 驱动芯片与MOSFET选型Nj5嘉泰姆

   • 驱动芯片：Nj5嘉泰姆

     • CXLE82113：支持3A驱动电流，内置DESAT保护，可直接检测VDS压降，适配2.5A峰值场景。Nj5嘉泰姆

     • 集成电流检测放大器，支持±3.2A峰值输出，内置硬件过流闭锁（响应时间<1μs）。Nj5嘉泰姆

   • MOSFET选型：Nj5嘉泰姆

     • 选择低导通电阻（R_DS(on)​<50mΩ）的N沟道MOS，（R_DS(on)​=28mΩ@4.5V），确保2.5A时导通损耗 P=I²R=0.175W。Nj5嘉泰姆

     • 耐压需高于系统最大输入电压（如30V）。Nj5嘉泰姆

3. 硬件闭锁触发逻辑Nj5嘉泰姆

   • 比较器阈值设置：Nj5嘉泰姆

     • 根据2.5A峰值，对应采样电压 V_shunt​=I×R=0.25V，设置比较器阈值为0.25V，超限时触发RS锁存器闭锁驱动信号。Nj5嘉泰姆

   • 抗干扰设计：Nj5嘉泰姆

     • 在比较器输入侧并联TVS二极管（如SMAJ5.0A），抑制电压尖峰。Nj5嘉泰姆

二、软件保护策略

1. ADC实时监控Nj5嘉泰姆

   • 采样频率：≥10kHz（确保捕捉电流瞬态峰值），配合DMA传输减少MCU负载。Nj5嘉泰姆

   • 软件滤波：Nj5嘉泰姆

     • 采用滑动窗口平均滤波（窗口大小10点），消除随机噪声。Nj5嘉泰姆

     • 设定动态阈值：允许瞬时超限（如<10ms）不触发保护，避免误动作。Nj5嘉泰姆

2. 分级保护机制Nj5嘉泰姆

   电流范围	响应措施	恢复方式
   2.0A~2.5A（短时）	PWM占空比线性限流	自动恢复
   >2.5A持续>10ms	触发闭锁保护，关闭PWM输出	需手动复位或断电重启
   >3.0A（瞬时）	硬件直接闭锁（优先级最高）	外部复位信号解除

3. 故障诊断与记录Nj5嘉泰姆

   • 闭锁触发时，MCU记录故障时的电流、温度及运行时间，存入Flash或通过UART输出日志。Nj5嘉泰姆

   • 支持故障代码显示（如LED闪烁模式），便于快速排查问题。Nj5嘉泰姆

三、散热与可靠性设计

1. PCB布局优化Nj5嘉泰姆

   • 功率路径（电池→MOSFET→电机）采用宽铜箔（≥2mm），降低线路阻抗与温升。Nj5嘉泰姆

   • MOSFET下方铺设散热焊盘并开窗加锡，通过过孔连接底层铜箔散热。Nj5嘉泰姆

2. 温升估算与验证Nj5嘉泰姆

   • 稳态温升计算：Nj5嘉泰姆

     

   • 实测验证：使用热电偶或红外热像仪监测MOSFET表面温度，确保峰值工况下温升<15℃。Nj5嘉泰姆

四、典型方案推荐

五、设计验证步骤

1. 硬件测试：Nj5嘉泰姆

   • 使用电子负载模拟2.5A峰值电流，验证采样电路精度与闭锁响应时间。Nj5嘉泰姆

   • 注入ESD脉冲（接触放电±8kV），测试抗干扰能力。Nj5嘉泰姆

2. 软件验证：Nj5嘉泰姆

   • 注入阶跃电流信号，检查软件滤波算法对瞬态噪声的抑制效果。Nj5嘉泰姆

   • 模拟持续过流（>10ms），确认分级保护逻辑正确触发。Nj5嘉泰姆

通过上述设计，2.5A峰值电流系统可在保证性能的同时实现可靠保护。关键点在于硬件闭锁的快速响应（<5μs）与软件滤波的抗干扰平衡，具体参数需根据实际负载特性调整。Nj5嘉泰姆

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