单路 FOC 电机驱动板规格书（Specification）

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项目	内容
副标题	单路三相 FOC 无刷电机驱动 · 硬件规格书
品牌	Daliang Auto
产品名称	FOC_Single 单路 FOC 电机驱动板
产品型号	PF1‑400‑A
主控	STM32G473RCT6（ARM Cortex‑M4F，LQFP64）
文档版本	Rev. 1.1
适用	电动自行车 / 电动踏板车 / LEV、通用 BLDC / PMSM 有感 FOC 驱动

本规格书仅描述硬件（电气、功率链路、接口、引脚、连接器、机械与保护）。部分电源 / 栅驱 / 功率 / 保护 / 接口器件以功能描述给出，具体料号不在本公开文档披露。文中电气参数为典型 / 推荐值，量产前请以正式测试报告为准。

1. 产品概述

FOC_Single 是一款以 STM32G473RCT6 为核心的单路、三相 FOC（磁场定向控制）无刷电机驱动板，面向轻型车辆动力（电动自行车 / 电动踏板车 / LEV）及通用 BLDC / PMSM 驱动。功率链路、电流采样、保护与母线采样均按 100 V 功率体系 设计，出厂标定为 48 V 平台，覆盖 6S–13S 锂电。

主要特性：

主控： STM32G473RCT6，Cortex‑M4F @ 170 MHz，256 KB Flash / 128 KB SRAM，硬件 FPU + CORDIC，TIM1 高级定时器、5×ADC、FDCAN。
三相 FOC 功率级： 集成式三相栅极驱动器（内置电荷泵、3 路电流采样放大器、SPI 配置、VDS 硬件过流保护）+ 6× 100 V 功率 MOSFET 三相半桥。
精密电流采样： 低边 3× 2 mΩ 分流，开尔文（四线）取点 + 内置 CSA（增益 10 V/V），满量程 ±82.5 A。
宽压输入： DC 8–54.6 V（6S–13S 锂电），板载 输入保险丝 + TVS 浪涌抑制，母线电压经 ADC 实时检测。
板载电源： 100 V 同步降压 输出 5 V + 线性稳压 3.3 V，对外提供 5 V 取电；5 V 轨亦可经肖特基二极管由 USB 供电。
通信： 1×CAN（经典 CAN ≤1 Mbps，双 4P 接口可级联，120 Ω 终端可切换）、USB Type‑C（USB‑UART + 一键下载，支持 USB 5V 供电）、外部 TTL 串口。
位置反馈： 霍尔（有感）接口，5 V 供电 + RC 滤波 + 施密特缓冲，接 TIM4 输入捕获。
控制 I/O： 油门（模拟）+ PWM / 遥控（RC）接收机输入（H3，3P）、方向 / 模式 / 刹车输入、用户按键、状态 LED ×2、有源蜂鸣器。
保护： 输入保险丝、TVS 浪涌抑制、栅驱 VDS 过流、栅驱 / MOSFET 过温热设计、母线过压 / 欠压软件监测。
尺寸： 100 × 55 mm，4 层 PCB，4 × Ø3.2 mm 安装孔（94 × 49 mm 孔距）。

2. 系统框图

        VIN 8–54.6V (6S–13S)
            │
   输入保护(保险丝 + TVS 浪涌抑制) ──► VBUS(母线) ──┬──► 逆变级去耦
            │                                        │
   母线电压检测(分压 → ADC4_IN3)                     │
            │                                 三相半桥 6× 100V MOSFET
   100V 同步降压 (5V) ──► 线性稳压 (3.3V)             │  ▲ 栅极驱动
            │                                         │  │
   ┌───────────────  STM32G473RCT6  ─────────────────┘  │
   │ TIM1 ─ 三相互补 PWM (中心对齐)  ────────► 三相栅极驱动器
   │ SPI1 ─ 栅驱配置 / 故障 (ENABLE / CAL / nFAULT)   (电荷泵+CSA+VDS OCP)
   │ ADC1 ─ 三相电流 (低边 2mΩ + CSA×10, 开尔文取点)
   │ ADC2 ─ 油门模拟    ADC4 ─ 母线电压   ADC5 ─ 辅助
   │ TIM4 ─ 霍尔输入捕获 (HA/HB/HC)
   │ TIM2 ─ PWM / 遥控(RC) 输入捕获 (PA3 → H3)
   │ FDCAN1 ─ CAN 收发器(经典 CAN, 120Ω 终端可切换, 双 4P 级联)
   │ USART1 ─ USB‑UART ─ USB‑C (一键下载, 可 USB 5V 供电经肖特基)   USART3 ─ 外部 UART
   │ GPIO ─ 方向 / 模式 / 刹车 输入   PC12 用户按键   LED×2 / 蜂鸣器   SWD
   └────────────────────────────────────────────────────────────┘
            │
      电机相线 U / V / W  ·  霍尔 5P  ·  PWM/RC 输入 H3

3. 主控 MCU 规格

参数	规格
型号	STMicroelectronics STM32G473RCT6
内核	ARM Cortex‑M4，带 FPU（单精度）、DSP 指令、CORDIC 三角加速器
主频	最高 170 MHz（板载 8 MHz 主晶振经 PLL 倍频）
Flash / SRAM	256 KB / 128 KB
关键外设	TIM1 高级定时器（互补 PWM + 死区 + 刹车输入）、5×12‑bit ADC、FDCAN、多路 UART / SPI
封装	LQFP64（10×10 mm，0.5 mm 间距）
供电	3.3 V；VDDA 经 10 Ω + 1 µF + 100 nF π 型滤波独立供电，VREF+ = VDDA
时钟源	8 MHz 主晶振（18 pF 负载电容）
工作温度	-40 ℃ ~ +85 ℃（按 MCU 规格，整板以实测为准）

4. 电源系统

4.1 输入与保护

环节	实现	说明
主输入端子	U5（5.08 mm 螺钉端子，2P）	BAT+ / GND，主电源输入
过流保护	输入保险丝（SMD 保险丝座 + 保险管）	短路 / 过流最终熔断保护，串联于输入
浪涌 / 钳位	TVS 瞬态抑制（标称 60 V 级，钳位 < 100 V）	抑制输入瞬态过压，钳位包络对齐 100 V 功率器件
防反接	无	端子防呆 + 丝印标极性，电池务必正接，勿反接
母线电压检测	电阻分压 + RC 滤波 → ADC4_IN3（PB12）	分压比 21.0，满量程 69.3 V；软件过压 / 欠压监测

推荐工作输入：DC 8–54.6 V（6S–13S 锂电），出厂标定 48 V 平台。 输入下限受降压 UVLO 限制。

功率输出参考（额定工况，母线连续电流）：

工况（母线电压 / 功率）	母线连续电流
24 V / 200 W	≈ 8.3 A
36 V / 350 W	≈ 9.7 A
48 V / 400 W	≈ 8.3 A

功率级采用 100 V 功率 MOSFET（100 V / 100 A 级，三相半桥），器件能力远高于上述使用电流；连续能力主要由分流电阻降额与散热决定，见 §5、§13。

4.2 电源轨

电源轨	规格	对外接口
+5 V	100 V 同步降压 DC‑DC，约 5.1 V；亦可经肖特基二极管由 USB 5V（VBUS）并入	H2 排针、控制 / 霍尔 / H3 接口取电
+3.3 V	线性稳压，≤600 mA（供 MCU / 逻辑 / 通信）	—
母线去耦	入口 470 µF/100 V + 1 µF + 100 nF；逆变级 220 µF/100 V + 薄膜 + 每相 100 nF（全 ≥100 V）	—

接入 USB 时，5 V 轨可由 USB（VBUS，经肖特基）供电，不接主电池即可运行 MCU / 逻辑（便于烧录 / 调试 / 参数配置）；功率级驱动电机仍需主电池母线。

5. FOC 功率级

5.1 三相半桥与功率链路

三相半桥：6× 100 V 功率 MOSFET（100 V / 100 A 级），VBUS 顶层连续铺铜喂上管漏极，相节点经多过孔下内层走宽铜到电机端子。
栅极驱动：集成式 三相栅极驱动器，内置电荷泵、3 路电流采样放大器（CSA）、SPI 配置与 VDS 过流保护（阈值经 SPI 可配，触发 nFAULT）。每管 10 Ω 栅极串阻（贴栅极）+ 10 kΩ 栅源电阻。
PWM：TIM1 中心对齐互补输出（CH1/2/3 + CH1N/2N/3N），死区由 TIM1 死区发生器产生；典型载波 16–40 kHz（固件设定，出厂 20 kHz）。栅驱故障 nFAULT 可接 TIM1_BKIN 硬件关断 PWM。

5.2 电流采样

项目	实现
分流电阻	低边 3× 2 mΩ，开尔文（四线）取点（大电流走焊盘外端，采样对从电阻内侧专线并走、远离开关节点）
采样放大	栅驱内置 CSA，增益 10 V/V，零电流偏置 1.65 V（约 2048 count）
抗混叠	SOx 输出经 33 Ω + 1 nF RC（贴 ADC 脚）后入 MCU
ADC 通道	ADC1_IN1 / IN2 / IN3（PA0 / PA1 / PA2，SOA / SOB / SOC）注入组，TIM1_CH4 触发
电流标度	约 0.0403 A / count，满量程 ±82.5 A
连续上限	受 2 mΩ 分流降额约束，约 30 A RMS 连续；更高连续电流需重选分流并加宽相铜

6. 位置反馈与传感

项目	实现	说明
霍尔接口	U15（2.0 mm，5P：5V / GND / HA / HB / HC）	5 V 供电，霍尔有感
前端调理	330 Ω 串 + 4.7 kΩ 上拉 + 10 nF RC 滤波 + 施密特触发缓冲	干净边沿，抗抖动
捕获通道	TIM4_CH1 / CH2 / CH4（PB6 / PB7 / PB9，输入捕获）	3 路独立输入捕获（FOC 标准用法）

霍尔采用 3 路独立输入捕获，不使用 TIM 的 XOR 硬件换相模式（该模式需 CH1/2/3 且为梯形 BLDC 用）。

7. 通信接口

接口	引脚	连接器	说明
CAN	FDCAN1_TX=PA12 / RX=PA11	CN5 / CN40（2.0 mm，4P，CANH / CANL）	3.3 V CAN 收发；经典 CAN ≤1 Mbps；120 Ω 终端经拨动开关可投切；双接口便于级联
USB（下载 / 调试）	USART1_TX=PA9 / RX=PA10	USB1 Type‑C	USB‑UART 桥接；含双三极管一键下载（自动控制 NRST + BOOT0）
外部 UART	USART3_TX=PC10 / RX=PC11	CN36（2.5 mm，4P，含 5 V 供电）	TTL 串口外引

CAN 速率： 收发器为经典 CAN（≤1 Mbps），不支持 CAN‑FD 高速；如需 FD 需更换收发器。

8. 控制 I/O 资源

功能	MCU 引脚	连接器	说明
PWM / 遥控接收机输入	TIM2_CH4（PA3）	H3（2.54 mm，3P：GND / PWM / 5V）	输入捕获测脉宽 / 占空比；接油门 PWM 或遥控（RC）接收机信号，5V 可为接收机供电
油门（模拟）	ADC2_IN3（PA6）	U2（脚 3 = THR_ADC）	分压 + 滤波，典型霍尔油门 0.8–4.2 V，软件标定死区 / 满程
方向输入	IN_DIR（PC6）	U2（脚 2 = DIR）	100 Ω 串 + 10 nF + 10 kΩ 上拉
模式输入	IN_MODE（PC7）	U2（脚 4 = MODE）	同上
刹车输入	IN_BRAKE（PC8）	U2（脚 5 = BRAKE）	同上
辅助模拟采样	ADC5_IN1（PA8）	—	预留辅助采集

U2（8P）引脚顺序： 1 = +5V，2 = DIR，3 = THR_ADC，4 = MODE，5 = BRAKE，6 / 7 / 8 = GND。5V 脚供油门霍尔 / 外设取电。 H3（3P，2.54 mm） 为 PWM / 遥控接收机输入（原 U2 上的 PA3 油门 PWM 已移至此），引脚顺序 GND / PWM / 5V。

9. 指示与人机

器件	连接	说明
有源蜂鸣器	OUT_BUZZER（PA4）经三极管驱动	状态提示
状态 LED ×2	GPIO，限流电阻	运行 / 故障状态指示
电源 LED	+3.3 V 上电点亮	电源指示
用户按键	PC12（外部上拉）	通用输入 / 标定进入
复位按键	NRST	—

10. 编程、调试与扩展排针

方式	接口	说明
SWD（推荐）	H1 排针（2.54 mm，5P）：3V3 / SWDIO(PA13) / SWCLK(PA14) / GND / NRST	支持 ST‑LINK / J‑Link 在线调试与烧录
USB ISP（一键下载）	USB1 Type‑C	双三极管电路自动控制 BOOT0 + NRST，免按键 USART1 串口烧录
电源输出排针	H2（2.54 mm，3P）：GND / 3V3 / 5V	对外取电

BOOT0（PB8）出厂 10 kΩ 下拉。一键下载注意： 若串口工具在复位瞬间同时拉低 DTR + RTS，BOOT0 可能被采样为高而进入 DFU —— 此为该电路固有特性；ST‑LINK 烧录 / 复位时请勿开占用串口的工具。

11. 完整引脚分配表（STM32G473RCT6 / LQFP64）

引脚	功能	用途
PC0	TIM1_CH1	三相 PWM — 相 A
PC1	TIM1_CH2	三相 PWM — 相 B
PC2	TIM1_CH3	三相 PWM — 相 C
PB13	TIM1_CH1N	互补 PWM — 相 A
PB14	TIM1_CH2N	互补 PWM — 相 B
PB15	TIM1_CH3N	互补 PWM — 相 C
PA0	ADC1_IN1	相电流采样 SOA
PA1	ADC1_IN2	相电流采样 SOB
PA2	ADC1_IN3	相电流采样 SOC
PB12	ADC4_IN3	母线电压检测
PA6	ADC2_IN3	油门模拟输入
PA3	TIM2_CH4	PWM / 遥控接收机输入捕获（H3）
PA8	ADC5_IN1	辅助模拟采样
PB3	SPI1_SCK	栅驱配置时钟
PB4	SPI1_MISO	栅驱数据
PB5	SPI1_MOSI	栅驱数据
PD2	SPI1_CS（软件）	栅驱片选
PC4	ENABLE	栅驱使能
PC5	CAL	栅驱 CSA 校准
PB1	nFAULT	栅驱故障（低有效）
PB6	TIM4_CH1	霍尔 A 输入捕获
PB7	TIM4_CH2	霍尔 B 输入捕获
PB9	TIM4_CH4	霍尔 C 输入捕获
PA12	FDCAN1_TX	CAN
PA11	FDCAN1_RX	CAN
PA9	USART1_TX	USB 下载 TX
PA10	USART1_RX	USB 下载 RX
PC10	USART3_TX	外部串口（CN36）
PC11	USART3_RX	外部串口（CN36）
PC12	用户按键	功能 / 标定按键（外部上拉）
PA13	SWDIO	调试
PA14	SWCLK	调试
PB8	BOOT0	启动配置（10 kΩ 下拉）
PC6	IN_DIR	方向输入
PC7	IN_MODE	模式输入
PC8	IN_BRAKE	刹车输入
PA4	OUT_BUZZER	蜂鸣器驱动
PF0 / PF1	OSC_IN / OSC_OUT	8 MHz 主晶振

12. 连接器一览表

位号	间距 / 形式	功能
U5	5.08 mm 螺钉端子 2P	主电源输入 BAT+ / GND
P4	5.08 mm 螺钉端子 3P	电机相线 U / V / W
U15	2.0 mm 线对板 5P	霍尔 5V / GND / HA / HB / HC
CN5 / CN40	2.0 mm 线对板 4P	CAN ×2（CANH / CANL），拨动开关投切 120 Ω 终端
U2	2.0 mm 线对板 8P	控制 / 油门（1=+5V / 2=DIR / 3=THR_ADC / 4=MODE / 5=BRAKE / 6–8=GND）
H3	2.54 mm 排针 3P	PWM / 遥控接收机输入（GND / PWM / 5V）
CN36	2.5 mm 线对板 4P	外部 UART（GND / RX / TX / 5V）
H1	2.54 mm 排针 5P	SWD 调试（3V3 / SWDIO / SWCLK / GND / NRST）
H2	2.54 mm 排针 3P	电源输出（GND / 3V3 / 5V）
USB1	USB Type‑C	USB 下载 / 调试（USART1 一键 ISP）；可 USB 5V 供电（经肖特基）

12.1 连接器配线选型（对插件 / 配线）

板上连接器均为通用商品系列，按下表选配对插母件或成品线：

用途	板端连接器	间距	对插件 / 配线
主电源输入（U5）/ 电机相线（P4）	5.08 mm 插拔 / 螺钉端子	5.08 mm	5.08 mm 端子插头，螺钉压线（相线建议 ≥14 AWG）
霍尔（U15）	PH2.0 系列（2.0 mm 线对板，5P）	2.0 mm	PH2.0 母壳 + 压接端子（JST‑PH 兼容），或成品端子线
控制 / 油门（U2）	PHB2.0 系列（2.0 mm 双排带扣，8P）	2.0 mm	PHB2.0 母壳 + 压接端子（JST‑PHB 兼容）
CAN（CN5 / CN40）	PHB2.0 系列（2.0 mm，4P）	2.0 mm	PHB2.0 母壳 + 压接端子
外部 UART（CN36）	XH 系列（2.5 mm，4P）	2.5 mm	XH 2.5 mm 4P 母壳 + 端子（JST‑XH 兼容）
SWD（H1）/ 电源输出（H2）/ PWM·RC 输入（H3）	2.54 mm 排针	2.54 mm	2.54 mm 杜邦母头线 / IDC 排线；H3 亦可直插标准 3 线遥控接收机线
USB1	USB Type‑C	—	USB‑C 数据线

13. 电气特性（典型，Ta = 25 ℃）

参数	最小	典型	最大	单位	备注
主电源输入 VIN	8	24–48	54.6	V	6S–13S 锂电；下限受降压 UVLO 限制
+5 V 轨输出	—	5.1	—	V	板载 100 V 同步降压
+3.3 V 轨输出	—	3.3	—	V	≤600 mA
连续相电流（RMS）	—	8–15	≈30	A	上限受 2 mΩ 分流降额与散热限定
峰值相电流（RMS）	—	—	35–40	A	加速 / 起步短时（秒级）
PWM 载波频率	16	20	40	kHz	固件设定
相电流采样量程	—	—	±82.5	A	2 mΩ + CSA 增益 10 V/V
母线电压采样量程	—	—	69.3	V	分压比 21.0
数字 IO 电平	—	3.3	—	V	非 5 V 容忍
工作温度	-20	—	+85	℃	受 MCU 限制，整板以实测为准

⚠️ 重要：
STM32G473 的 GPIO / ADC 为 3.3 V，非 5 V 容忍；对外 5 V 信号须经板载分压或电平转换。
无反接保护，电池务必正接，按端子防呆 + 丝印接线。
保险管需单独配：输入为保险丝座，需另配 15 A / ≥58 V / 高分断的对应尺寸保险管（不含在贴片 BOM 内）。
连续相电流上限约 30 A RMS（受 2 mΩ 分流降额限定）；更高连续电流需重选分流并加宽相铜 / 增加过孔。

14. 机械尺寸

项目	规格
板尺寸	100 × 55 mm
安装孔	4 × Ø3.2 mm 完全贯穿，孔位间距 94 × 49 mm
整体高度（含元件）	26.59 mm
层数	4 层（L1 器件 + 功率铜 + 信号 / L2 完整 GND 平面 / L3 VBUS + 相功率分配 / L4 功率铜）
PCB 板厚	1.6 mm（典型）
散热	MOSFET / 栅驱 / 降压裸焊盘下密布过孔到内 / 底层

图 1. 平面尺寸与安装孔（单位 mm）

图 2. 侧视整体高度（单位 mm）

15. 版本信息

项目	内容
品牌	Daliang Auto
产品名称	FOC_Single 单路 FOC 电机驱动板
产品型号	PF1‑400‑A
文档版本	Rev. 1.1
主控料号	STM32G473RCT6

修订记录：

版本	日期	说明
Rev. 1.1	2026‑07‑08	安装孔改 Ø3.2 完全贯穿；新增 H3（PWM / 遥控接收机输入，原 U2 上的 PA3 油门 PWM 移入）；U2 引脚重排（1=+5V / 2=DIR / 3=THR_ADC / 4=MODE / 5=BRAKE / 6–8=GND）；USB 支持 5V 供电（经肖特基）；PC12 增为用户按键。
Rev. 1.0	2026‑06‑13	首版发布。

本规格书依据 FOC_Single 硬件整理。如与最新硬件 / 装配文件冲突，以后者为准。

单路 FOC 电机驱动板 规格书（Specification） ​

1. 产品概述 ​

2. 系统框图 ​

3. 主控 MCU 规格 ​

4. 电源系统 ​

4.1 输入与保护 ​

4.2 电源轨 ​

5. FOC 功率级 ​

5.1 三相半桥与功率链路 ​

5.2 电流采样 ​

6. 位置反馈与传感 ​

7. 通信接口 ​

8. 控制 I/O 资源 ​

9. 指示与人机 ​

10. 编程、调试与扩展排针 ​

11. 完整引脚分配表（STM32G473RCT6 / LQFP64） ​

12. 连接器一览表 ​

12.1 连接器配线选型（对插件 / 配线） ​

13. 电气特性（典型，Ta = 25 ℃） ​

14. 机械尺寸 ​

15. 版本信息 ​