Brushed bts7960

Вариант 1: коллекторные моторы + BTS7960 (brushed-bts7960)

Статус: ревизия после разбора отказа U2. Импорт из EasyEDA закрыт, сверху внесена доработка по analysis/M1-driver-failure.md §5: керамика по питанию драйверов, DC-link, снабберы и супрессоры на выходах, альтернативный DC/DC. Плата выросла до 180.5 × 100.3 мм.

Что это

Первый (основной) вариант привода BiBa: два коллекторных редукторных мотора MY1016Z, управляемые двумя модулями BTS7960, под управлением платы RP2040 (YD-RP2040 / RPi Pico-класс).

Источник истины

• Таргет: firmware/targets/RP2040_DC_BTS7960_PWM/ — target.md (распиновка), target.h (пины).
• Варианты: docs/variants.md.
• Шасси: firmware/tools/cad/sbiba_chassis.py — MY1016Z 24 В / 250 Вт, колесо насаживается прямо на выходной вал редуктора.

Gerber-анализ (архив 2026-05-27)

Исходник: Gerber_RP2040_PCB_RP2040_2026-05-27.zip — экспорт из EasyEDA (How-to-order-PCB.txt ссылается на docs.easyeda.com). Двухслойная плата, нетлиста (IPC-356) в архиве нет → схема из гербера напрямую не восстанавливается (в герберах только разводка и шелкография, без номиналов и соединений на уровне схемы).

Отрендеренные слои: gerber/render/ (рендер — scripts/gerber_render.py, через pygerber). Состав платы по меди + шелкографии:

• Слева: посадочное место RP2040-модуля (два ряда площадок) + разъём MPU (J7).
• Центр: аналоговая обвязка U1 + RC (R4–R24, C1–C12) — RC-фильтры и делители.
• Справа: два силовых блока BTS7960 (M1, M2), толстые токовые дорожки.
• Разъёмы: UART1 (RX/TX/+5V/SW), CRSF (+/−/TX/RX), BAT, площадка приёмника 2.4 GHz.
• Низ: GND-полигон + сигнальная разводка, сквозные переходные.

Восстановленная схема (из EasyEDA-исходника)

Исходник EasyEDA лежит в easyeda/RP2040/ (RP2040.json — схема, PCB_RP2040.json — плата). Из него восстановлены 57 компонентов и 56 сетей:

• easyeda/RP2040/netlist.txt — полный нетлист (сеть → пины).
• easyeda/RP2040/components.tsv — список компонентов (обозначение, номинал, корпус, LCSC).
• Парсер: scripts/easyeda_netlist.py.

Архитектура (точнее, чем в target.md):

• Питание: VIN (24 В) → C9 1000 мкФ → PM1 SKMW30G-05 (24→5 В) → +5V; +5V → U7 SPX3819M5-L-3-3 (5→3.3 В) → 3.3V.
• MCU: IC1 — RP2040 breakout (44 пина), распиновка совпадает с target.h.
• Драйверы моторов: 4× BTN7970 (U2–U5), по два полумоста на мотор (левый: U2 high + U3 low; правый: U4 high + U5 low). Выходы M1+/M1− и M2+/M2−.
• Буфер: U1 SN74AHC244DW — 8 линий PWM/EN от RP2040 → IN/INH драйверов.
• IMU: U6 BMI160 на I2C0 (GP20/GP21) + INT на GP22, подтяжки R22/R23 10 кОм.
• Токовый сенс: IS драйверов → R17–R20 (1 кОм) → R_IS/L_IS → RC (C2/C3 0.1 мкФ) → IC1.31/32; R11–R16 (10 кОм) — подтяжки IS к GND.
• VBAT/IBAT: R26/R25 (1 кОм) → IC1.34/35; разъём H10 (GND/VBAT/IBAT).
• Периферия: J3 CRSF (+5V/GND/TX/RX), J4 UART1 (+5V/GND/TX/RX); свободные GP10–GP19 выведены на H1–H8 (1×3: GPIO, +5V, GND).
• Включение: J2 (SW/GND/+5V/GND) — управление DC/DC; J1 (+5V/PM1_4/GND).

Состав (блок-схема)

flowchart LR
    BAT["Батарея 24 В<br/>(Daly BMS)"] --> VBAT["Делитель VBAT<br/>GP28 (ADC2)"]
    BAT --> IBAT["Датчик тока батареи<br/>GP29 (ADC3)"]
    BAT --> DCDC["DC/DC 24→5 В<br/>(панели, плата)"]
    BAT --> BTS_L["BTS7960 (левый)"]
    BAT --> BTS_R["BTS7960 (правый)"]
    RP["Плата RP2040"] -- "RPWM/LPWM + REN/LEN" --> BTS_L
    RP -- "RPWM/LPWM + REN/LEN" --> BTS_R
    BTS_L -- "IS (RC-фильтр)" --> RP
    BTS_R -- "IS (RC-фильтр)" --> RP
    BTS_L --> M_L["MY1016Z 24 В / 250 Вт (левый)"]
    BTS_R --> M_R["MY1016Z 24 В / 250 Вт (правый)"]
    CRSF["Приёмник CRSF/ELRS"] <-->|"UART0 (GP0/GP1)"| RP
    IMU["IMU BMI160 / LSM6DS3"] <-->|"I2C0 (GP20/GP21) + INT (GP22)"| RP
    SBC["Одноплатник"] <-->|"UART1 (GP12/GP13)"| RP
    RP --> RGB["RGB WS2812 (GP23, onboard)"]
    RP --> PANEL["LED-панели 2×4×4 (GP14)"]

Распиновка RP2040 (из target.h)

Силовые цепи

• Шина 24 В — батарея (Daly BMS) → оба BTS7960, датчик тока батареи, вход DC/DC 24→5 В.
• Шина 5 В — питание LED-панелей и Vin платы RP2040 (панели в худшем случае ~0.9 А на 32 светодиода, белый на ходу).
• Шина 3V3 — логика (с платы RP2040), IMU, приёмник CRSF.
• Общая земля силовой и логической частей (как в docs/wiring.md).

Измерения (АЦП)

Ключевые константы из firmware/include/biba_config.h:

• BIBA_PWM_FREQUENCY_HZ = 20000 (несущая 20 кГц, выше слышимого).
• BIBA_CONTROL_LOOP_HZ = 500, BIBA_TELEMETRY_PUBLISH_HZ = 200.
• Левый/правый PWM-канал делят один слайс (фиксированный wrap) — независимые несущие на канал не поддерживаются (BIBA_TARGET_HAS_PER_CHANNEL_TIMER_PWM = 0).

BOM (черновик)

Известные риски

• Тепловой режим BTS7960 — известное слабое место под длительной нагрузкой (старт/стоп/реверс дают 3–10× номинал тока). См. .planning/phases/04-thermal-hardening/ — учитывать радиаторы/обдув и токовую защиту при проектировании платы.
• Термо-защита снимается импульсом на REN/LEN (100 мкс LOW), PWM при этом должен оставаться нулём. См. .planning/phases/03-field-ready/.
• Отказы драйвера U3 («M1 задний ход») на плате RP2040 — разбор обвязки BTN7970, трассировки и прошивки: analysis/M1-driver-failure.md.

Открытые вопросы (решить при отрисовке схемы)

1. Тип датчика IBAT (ACS712 / INA226 / шунт+усилитель) — уточнить по факту.
2. Предохранители на линии 24 В моторов (номинал, плавкие/автомат).
3. Разъёмы: батарея (XT60/XT30?), моторы, приёмник, IMU, SBC.
4. Интерфейс BMS (Daly BLE/UART) — выводить ли на плату.
5. Разводка GP29/IBAT: калибровочные коэффициенты по конкретному датчику.

KiCad-проект (сгенерирован автоматически)

Импорт из EasyEDA закрыт целиком: и схема, и плата.

Генераторы (импорт разовый — оба откажутся затирать существующий файл без --force, потому что схема и плата дальше ведутся в KiCad):

python scripts/easyeda_sch2kicad.py kicad/variants/brushed-bts7960   # схема
python scripts/gen_pcb.py           kicad/variants/brushed-bts7960   # плата

gen_pcb.py требует Python из состава KiCad (модуль pcbnew) — находит его сам, при нестандартной установке задайте KICAD_HOME. Плату импортирует штатный конвертер kicad-cli pcb import (формат EasyEDA / JLCEDA Std), свой парсер платы не пишем.

Что проверено

• Связность совпадает с исходником EasyEDA побитово: 56 сетей, 220 пин-назначений, расхождений нет.
• Схема и плата сходились 1:1 на момент импорта: все 56 цепей совпали по составу пинов, одинаковый набор из 57 обозначений, футпринт в схеме равен футпринту на плате, все ссылки biba:* разрешаются в biba.pretty. Расходились только имена 12 неподписанных цепей (KiCad зовёт их Net-(U2-IS), EasyEDA звал U2_6) — на связность это не влияет. После доработки ниже схема опережает плату на 11 компонентов.
• DRC: 0 неразведённых пар, гербера и сверловка экспортируются.
• ERC: 2 ошибки power_pin_not_driven (+5V и GND не имеют power-output пина). Это было и до импорта платы — лечится расстановкой PWR_FLAG в схеме.

Оставшиеся замечания DRC (555, все — свойства исходника)

Два полигона (VIN F.Cu и GND B.Cu) пустые — у них вырожденный контур в самом исходнике EasyEDA (площадь 0 и 0.5 мм²). Оставлены как есть.

Чего импорт не переносит

• Правила DRC — переносит уже gen_pcb.py (зазор 0.152 мм, дорожка 0.254 мм, via 0.61/0.305 мм; отдельный класс 5v — дорожка 0.5 мм). Без этого плата осталась бы с дефолтами KiCad (зазор 0.2 мм), под которые она не разводилась.
• Заливку полигонов — импортёр переносит контуры без вырезов под чужие цепи, поэтому gen_pcb.py перезаливает их штатным ZONE_FILLER (иначе DRC показывает ~900 ложных пересечений).
• 3D-модели — kicad/common/3dmodels/ пуст.

Свободные пады и отверстия

EasyEDA держит вне компонентов 425 объектов, KiCad заводит под них псевдо-футпринты Pad_ggeNNNN / Hole_ggeNNNN. Все помечены board-only (мимо BOM и pos-файлов). Состав:

• 400 падов 0.61/0.3 мм на M1±/M2± — токовые переходные массивы;
• 12 падов 1.0/0.6 мм на GND — сшивка земли;
• 6 падов 5×4 мм со сверловкой 2 мм — силовые клеммы VIN, GND, M1±, M2±;
• 5 отверстий 3.2 мм NPTH — крепёж;
• 2 пада 2.0/0.91 мм — отводы +5V и GND.

Доработка после импорта (2026-09-21)

В схему добавлен блок защиты и развязки по analysis/M1-driver-failure.md §5 — подробности и обоснование номиналов в §5a того же документа:

• C10–C13 470 нФ X7R 50 В — керамика VS–GND у каждого драйвера U2–U5 (§5.1);
• C14 1000 мкФ 50 В low-ESR — DC-link у пары U2/U3, где его не хватало (§5.2);
• R27+C15, R28+C16 22 Ом 5 Вт + 100 нФ 100 В плёнка — RC-снабберы между выходами каждого моста, M1+/M1− и M2+/M2− (§5.7);
• D1, D2 1.5KE30CA — супрессоры на выводах моторов, параллельно снабберам.

Шина VIN при этом осталась без супрессора — §5.3 анализа и статья просят TVS именно там. Закрывается третьим корпусом (D3) на VIN–GND у клеммы.

Стало: 68 компонентов, 58 цепей (добавились M1_SNUB, M2_SNUB). ERC без новых замечаний. Для TVS заведён символ biba:TVS_BIDIR; футпринты выводных деталей взяты из стандартных библиотек KiCad (Diode_THT, Resistor_THT, Capacitor_THT) — они резолвятся через глобальную fp-lib-table, в проектную ничего добавлять не нужно.

Заодно метка цепи в схеме переименована Vin → VIN: имена сетей в KiCad регистрозависимы, а на плате и во всей документации цепь называется VIN.

Ревизия платы (2026-09-21)

Доработка перенесена на плату. Плата выросла: 124.51 × 100.33 → 180.51 × 100.33 мм (+56 мм вправо). Снабберные резисторы 5 Вт — выводные 25×9 мм с шагом 30.5 мм, на старую плату они не помещались нигде: ближайшее свободное место было в 48 мм от клемм мотора, что смысл снаббера убивает.

Новая полоса справа от клемм:

Компоненты стоят вертикальными колонками: супрессор у самых клемм (x≈216), за ним мощный резистор (x≈226), за ним плёнка (x≈236). Мощные резисторы развёрнуты вертикально — так полоса по горизонтали освобождается под PM2.

Шины M+ и M− идут параллельно и нигде не пересекаются: от клеммы к супрессору поверху, дальше через резистор к плёнке и обратно понизу.

PM2 сдвинут влево и целиком помещается на плате. В первой раскладке он стоял у правого края, и его корпус (52.4 мм при рядах выводов 20.32 мм) вылезал за контур на 8 мм — пады были внутри, а тело нет.

PM2 — альтернативный DC/DC Mean Well NSD10-48S5 (22–72 В → 5 В / 2 А, DIP-6, футпринт Converter_DCDC_MeanWell_NSD10_THT из стандартной библиотеки KiCad). У него свои отверстия, не общие с PM1: назначение выводов 3/4/5 у модулей разное (у SKMW30G-05 на выводе 3 плюс выхода, у NSD10 — минус), поэтому общая разводка сожгла бы NSD10. Каждый модуль разведён по своему даташиту, ставится один из двух.

Керамика C10–C13 стоит слева от выводов драйверов (под корпусом TO-263 места нет), пад GND заведён переходным отверстием на нижний GND-полигон. C14 1000 мкФ — вверху, симметрично C9.

Схема и плата сходятся: 69 компонентов с обеих сторон, все 58 цепей совпадают по составу пинов.

Силовая часть: стекап и земля драйверов

Стекап задан явно — медь 70 мкм (2 oz) на обоих слоях, FR-4 1.51 мм, ENIG. Плата и так делается на 2 oz, но в файле была только общая толщина 1.6 мм, и вес меди оставался догадкой: любой расчёт по геометрии висел в воздухе.

По расчёту (scripts/pcb_power_check.py, разбор — §7 анализа) дорожка M± шириной 4 мм на 2 oz даёт 20.9 А при перегреве +45 °C, то есть ровно номинал мотора без запаса на пуск. Поэтому:

• силовым выводам U2–U5 (1 GND, 7 VS, таб) и клеммам VIN/GND/M1±/M2± задано сплошное подключение к полигону вместо тепловых спиц;
• у вывода 1 каждого драйвера добавлены переходные по GND (было 3 на драйвер, стало 5–6), с дорожкой 0.6 мм к паду. Всего переходных GND 22.

Ошибок starved_thermal стало 7 → 2 (оставшиеся у IC1, не силовые).

У PM2 разведены VIN (вывод 1) и GND (выводы 2 и 3) — короткими трассами от силовых клемм.

Что осталось развести вручную (6 связей, видны как ratsnest в pcbnew):

• +5V и SW у PM2. Эти две цепи идут через всю плату к PM1 (+5V на PM1.3, SW на PM1.6) — около 110 мм каждая. Автоматический поиск пути по нижнему слою их находит (158 и 191 мм с обходами), но получившиеся два длинных выреза разрезают GND-полигон надвое: в DRC сразу появляются два изолированных островка GND и лишние starved_thermal. Это ровно тот дефект, который разбирается в §3.4 анализа, поэтому такой вариант отброшен. Нужно либо вести их по верхнему слою с ручной укладкой, либо принять разрез осознанно и провести его по краю платы.
• VIN у C10, C11, C12 — прямая трасса к выводу 7 драйвера режет веер сигнальных выводов 2–6. Нужен обход низом или ручная трасса. У C13 путь был свободен, он разведён.
• Один островок GND у вывода 1 U4.

Повторный импорт

Библиотека футпринтов и схема генерируются детерминированно — повторный запуск даёт побайтово тот же результат. А вот сам .kicad_pcb конвертер KiCad каждый раз пересобирает заново (новые UUID, другой порядок объектов), поэтому перезапуск gen_pcb.py даёт огромный diff при нулевых изменениях по сути. Плату после импорта правим в KiCad; gen_pcb.py перезапускаем только если поменялся исходник easyeda/RP2040/PCB_RP2040.json.

Дальнейшие шаги

1. Дорастить 6 оставшихся связей в pcbnew: VIN у C10–C12, +5V и SW у PM2, островок GND у U4 (см. раздел про ревизию платы выше).
2. Решить по супрессору на шине VIN (§5.3): добавить D3 или оставить как есть.
3. Расставить PWR_FLAG в схеме — закрыть 2 ошибки ERC.
4. Остальные пункты §5 анализа, не вошедшие в эту правку: U1 → AHCT244 (5.4), R_SR (5.5), R_IS (5.6), pull-down на входах U1 (5.8), тормозной чоппер (5.9).
5. Разобрать шелкографию (234 предупреждения) — перенос подписей.
6. Решить по 0805/0603: оставить их без паяльной пасты или вернуть апертуры.
7. Подтянуть 3D-модели в kicad/common/3dmodels/.
8. Экспорт герберов/BOM для производства из KiCad вместо архива EasyEDA.