ESCTasarım

Custom Drone ESC (3-Phase BLDC Motor Controller)

Bu proje, yüksek performanslı drone'lar için özel olarak tasarlanmış, ATmega328P mikrodenetleyicisi tabanlı 3 fazlı bir Fırçasız DC (BLDC) motor sürücüsüdür (ESC).

Standart ESC tasarımlarından farklı olarak, bu projede Modüler Sandviç PCB Mimarisi kullanılmıştır. Bu sayede yüksek akımlı güç katı ile hassas kontrol katı fiziksel olarak birbirinden ayrılarak elektromanyetik gürültü (EMI) minimize edilmiş ve soğutma performansı artırılmıştır.

Temel Özellikler

• Mikrodenetleyici: ATmega328P (Arduino Bootloader uyumlu, kolay programlanabilir).
• Gate Sürücü: IR2103 (Half-Bridge Driver) - Yüksek ve Düşük taraf sürme yeteneği.
• Güç MOSFET: IRLZ44N (Logic Level Gate) - Düşük Rds(on) değeri ile yüksek akım kapasitesi.
• PCB Yapısı: 4 Katmanlı Eşdeğer Tasarım (2 adet 2 Katmanlı PCB'nin üst üste montajı).
• Sürüş Tekniği: 3 Fazlı Anahtarlama (Trapezoidal Commutation / Back-EMF Sensing).
• ⚡ Test Edilmiş Güç: Proje, 6S LiPo (22.2V - 25.2V) batarya ve 40A yük altında başarıyla test edilmiştir.

🛠 Donanım Mimarisi

Sistem iki ana kattan oluşur:

1. Güç Katı (Power Stage - Üst PCB)

Bu katman, yüksek akımın aktığı ve anahtarlamanın yapıldığı bölümdür.

• Bileşenler: 6 adet IRLZ44N MOSFET, Vidalı klemensler (Motor ve Batarya bağlantısı).
• Tasarım Detayı: Faz yolları (Phase A, B, C) yüksek akımı taşıyabilmek için geniş tutulmuş ve ısı dağılımı için optimize edilmiştir.

2. Kontrol Katı (Control Stage - Alt PCB)

Bu katman, motorun dönüşünü algılayan ve MOSFET'leri tetikleyen "beyin" kısmıdır.

• Bileşenler: ATmega328P, 3 adet IR2103 Gate Driver, Voltaj regülatörleri ve filtre kapasitörleri.
• İşlev: Mikrodenetleyici, IR2103 entegreleri üzerinden MOSFET'lerin Gate pinlerini kontrol eder.

📸 Görseller

1. PCB Düzeni (Layout)

Güç ve Kontrol kartlarının ayrık yapısı ve üst üste (stack) montaj planı:

2. Devre Şeması

ATmega328P ve IR2103 bağlantı yapısı:

3. Anahtarlama Faz Diyagramı

Motorun 3 fazlı sürüş sinyalleri:

⚡ Performans Testleri

Bu ESC tasarımı, laboratuvar ortamında ve gerçek yük koşullarında zorlu testlerden geçirilmiştir:

• Voltaj Testi: 6S LiPo batarya konfigürasyonu (Nominal 22.2V / Max 25.2V).
• Akım Testi: 40A sürekli akım altında kararlı çalışma.
• Termal Başarım: Ayrık güç katı tasarımı sayesinde MOSFET ısısı kontrol altında tutulmuştur.

🚀 Kurulum ve Montaj

Bu tasarım, Stackable (Üst Üste Geçmeli) bir yapıdadır:

1. Alt Kart (Logic): Tüm SMD bileşenler lehimlenir.
2. Üst Kart (Power): MOSFET'ler ve klemensler lehimlenir.
3. Birleştirme: İki kart, pin header'lar aracılığıyla birbirine bağlanır. Bu pinler hem fiziksel taşıyıcı görevi görür hem de Gate sinyallerini güç katına iletir.

📂 Dosya Yapısı

• /Gerber - Üretim dosyaları (Alt ve Üst kart için ayrı ayrı).
• /Çizimler - PDF formatında devre şemaları.
• /Image - Proje görselleri ve şemalar.

⚠️ Uyarı

Bu devre yüksek akım ve LiPo bataryalarla çalışmak üzere tasarlanmıştır. 6S ve 40A gibi yüksek değerlerde çalışırken uygun soğutma (hava akışı) sağlandığından emin olun. Test sırasında akım sınırlamalı bir güç kaynağı kullanılması önerilir.

---

Geliştirici: Salih Tekin Ayvacı