项目地址:https://github.com/antonchromjak/MINI4

VESC项目论坛地址:https://vesc-project.com/node/246

在无人机、电动滑板、小型机器人等创客项目中,一个高性能、体积小巧的无刷电机控制器(ESC)往往是核心需求。今天所介绍的,便是由斯洛伐克开发者Anton Chromjak设计并开源的 MINI4 VESC 项目。它基于著名的VESC开源架构,以其极致的紧凑尺寸和扎实的性能,在VESC社区中备受关注并被VESC官方收录

MINI4项目诞生于2017年底,是作者Anton Chromjak在VESC官方论坛上分享的个人设计成果。其设计初衷非常明确:在尽可能小的PCB面积上,实现与标准VESC6相近的功能与性能。所有元件采用贴片封装,整板尺寸精巧,非常适合集成到对空间和重量有严格限制的移动平台中。

根据作者在论坛中的多次确认,MINI4的核心性能参数如下:

参数规格备注
输入电压最大 48V适合12S锂电池系统或较低电压的直流电源。
持续电流15A - 20A长期稳定工作的电流范围。
瞬时(峰值)电流最高 30A短时间爆发输出,受散热条件限制。
控制算法支持FOC(磁场定向控制)与VESC6相同,提供高效、平稳的电机控制。
主要特点超紧凑PCB、全贴片设计、便于携带集成

与标准VESC6的对比

  • 优势:尺寸和重量大幅减小,适合空间敏感型应用;使用5V栅极驱动器,可直接兼容2S电池供电。

  • 取舍:持续电流能力和散热潜力低于标准尺寸的VESC6。

  • 作者建议:如果你的应用没有严格的尺寸和重量限制,标准VESC6是更稳妥、性能更强的选择

根据作者本人在论坛的回复,这块板子最大电压能到48V,持续电流能到15-20A,瞬时电流30A;

板子实物;

MINI4并非VESC6的简单缩小版,它在部分关键元器件上做出了独特的选型,这些是理解和复现该项目的重点。

  1. 栅极驱动器:采用了 LM5113。与VESC6使用的DRV系列驱动器不同,这是一款5V驱动的半桥驱动器。作者选择它的原因在于其尺寸更小、鲁棒性更强,并且无需额外的电压转换电路即可在低至2S电池的电压下工作。

  2. 功率MOSFET:使用的是 NTMFS5C604NL。其低导通电阻是保证电流能力的关键。

  3. 关键调整

    • 栅极电阻:原理图上标为3.9Ω,但根据作者的最终调试结果,需要将其更换为 ,以确保栅极充放电速度达到最佳状态。

    • 电流采样:板上使用了60倍增益的运算放大器,这与VESC6默认的20倍增益不同。同时配合使用的可能是更精密的 R0005 (0.5毫欧) 分流电阻。

 BOM:https://github.com/antonchromjak/MINI4/blob/master/BOM.txt

复现MINI4项目最重要也是最容易出错的一步。你不能直接烧录官方的VESC6固件,必须根据硬件修改进行适配。

主要需要修改以下两个核心参数:

  1. 死区时间设置
    由于驱动器与MOSFET的组合特性不同,需要减少死区时间以防止波形失真。

    • 修改文件mc_interface.h

    • 找到定义#define HW_DEAD_TIME_VALUE 60 // Dead time

    • 修改为#define HW_DEAD_TIME_VALUE 20 // Dead time

  2. 电流检测参数
    必须根据实际使用的运放增益分流电阻值,在VESC Tool的硬件设置中准确配置。如果使用60倍运放和R0005电阻,其数值与默认的VESC6配置不同,错误配置将导致电流读数不准,进而影响控制甚至触发保护。

配置建议:作者曾提到,如果使用20倍增益运放和R0005电阻,则可以完全兼容VESC6固件。但对于大多数按照现有BOM制作的板子,请务必核对并修改增益参数。

固件版本使用的是VESC6,但要根据所使用元件参数做一些调整;

论坛中的技术讨论:

  • 关于GaN FET的讨论:有社区成员建议使用集成度更高的GaN(氮化镓)功率芯片来进一步缩小体积。作者指出,在当时(2018年)的技术条件下,同等体积的GaN器件其导通电阻通常大于硅基MOSFET,在持续大电流下发热会更严重,这与MINI4追求“小体积下合理性能”的设计目标存在矛盾。但这番讨论为未来更高频、更高功率密度的设计指明了方向。

作者在论坛中分享了MINI4在 24V 和 48V 输入电压下的测试视频,证明了其稳定工作的能力。
由于其紧凑的设计,它非常适合用于:

  • 中小型竞速无人机

  • 电动滑板/自行车(辅助驱动)

  • 机器人关节驱动

  • 任何需要高性能FOC控制且空间紧张的研究或商业项目

重要提示

  1. 采购与制造:该项目为2017年的设计,部分特定封装的元器件(如所述型号的MOSFET)在当前市场可能不易采购,打板前请务必核实元件库存。

  2. 固件版本:项目基于当时(2017年)的VESC固件。随着VESC项目飞速发展,新版固件可能已发生较大变化。建议在VESC官方论坛搜索“MINI4”以寻找社区维护的最新配置信息。

  3. 技能要求:这不是一个“即插即用”的商业产品。成功复现它需要一定的硬件焊接、调试能力以及软件配置经验

总而言之,MINI4 VESC是一个展现了高超设计技巧和扎实工程思维的优秀开源项目。它精准地满足了特定场景下的需求,并在VESC生态中留下了自己的印记。对于热衷于硬件 hacking、并希望为自己的紧凑型项目注入强大驱动力的开发者来说,研究和复现MINI4将是一次非常有价值的尝试。

演示视频:

24V测试:https://youtu.be/oKgV9uTmXWM

48V测试:https://youtu.be/7N-_3HLHaL4

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