帮我设计一个电动螺丝刀的控制板，宽度在18MM内，长度不限，但一向端头是正反转开关，电池为端子接头，电机为端子接头。已有独立的充放电芯片，功能要有电机堵转保护，7档扭矩调节，电池为18650供电。电机为直流有刷电机。

<think>好的，用户需要设计一个电动螺丝刀的控制板，具体要求包括尺寸限制、接口类型、功能需求等。首先，我需要整理这些需求，确保所有要点都被涵盖。 用户提到的尺寸限制是宽度18mm，这意味着控制板的布局必须非常紧凑。可能需要选择小尺寸的元器件，并优化PCB布局。同时，电源部分使用18650电池，所以需要考虑电池管理和充放电电路，尤其是充放电芯片的选择。 功能方面，正反转开关需要设计相应的H桥电路来控制直流有刷电机的转向。堵转保护是关键的安全功能，需要检测电流或电机转速，当检测到堵转时及时切断电源。7档扭矩调节可能通过PWM控制电机电流来实现，不同档位对应不同的占空比。 接口部分，端子接头需要选择合适的类型，确保可靠连接。电机规格为直流有刷，可能需要考虑驱动电路的电流承受能力，选择适当的MOSFET或电机驱动芯片。 接下来需要验证各个模块的兼容性，比如充放电芯片是否支持18650电池的充放电需求，H桥电路是否能承受电机的工作电流。此外，软件部分需要编写控制逻辑，处理正反转、堵转检测和扭矩调节。 可能遇到的问题包括空间不足导致元器件布局困难，或者电流检测精度不够影响堵转保护的效果。需要逐一排查，可能采用多层PCB或更高集成度的元件来解决空间问题，使用高精度电流传感器来提高保护功能的可靠性。 最后，测试阶段需要验证所有功能，确保各模块协同工作，满足用户的尺寸和性能要求。可能需要多次迭代调整，优化电路设计和控制算法。</think>### 电动螺丝刀控制板设计要点 #### 一、机械与电气规格 1. **尺寸限制** 控制板宽度需严格限制为$18\ \text{mm}$，建议采用4层PCB设计提升布线密度，核心元件选择0402封装器件[^2]。 2. **电源系统** - 使用单节18650锂电池（标称电压$3.7\ \text{V}$，容量$2000\ \text{mAh}$） - 充放电管理推荐TP4056芯片，支持$1\ \text{A}$充电电流与过压保护 - 电池输出需配置DW01A保护IC防止过放（截止电压$2.4\ \text{V}$） 3. **电机驱动** ```python # 伪代码：电机PWM控制逻辑 def set_torque(level): duty_cycle = [15%, 25%, 35%, 50%, 65%, 75%, 85%][level-1] # 7档扭矩对应占空比 pwm.set_duty(duty_cycle) ``` #### 二、核心功能实现 1. **正反转控制** 采用DRV8833双H桥驱动芯片，支持$1.5\ \text{A}$持续电流，通过GPIO控制IN1/IN2引脚实现转向切换： $$ \begin{cases} \text{正转} & IN1=1, IN2=0 \\ \text{反转} & IN1=0, IN2=1 \end{cases} $$ 2. **堵转保护** 通过INA199电流传感器检测电机电流（量程$±3.2\ \text{A}$），当连续$200\ \text{ms}$超过$1.8\ \text{A}$时触发保护[^3]。 3. **扭矩调节** 7档扭矩对应PWM频率$20\ \text{kHz}$，使用STM32G030F6P6单片机（内置12位PWM）实现精确控制。 #### 三、接口设计 1. **端子接头** 推荐JST XH2.54系列连接器： - 电机接口：3pin（+/-/GND） - 电池接口：2pin - 充电接口：Micro USB 2. **控制接口** 预留SWD调试接口（1.27mm间距），支持在线固件升级。 #### 四、功耗估算 $$ P_{\text{总}} = P_{\text{电机}} + P_{\text{控制电路}} = 15\ \text{W} + 0.3\ \text{W} $$ 按最大负载计算，2000mAh电池可持续工作约$48\ \text{分钟}$。