电子速度控制器(ESC)是电力推进系统的关键硬件组件。它如同系统的指挥中枢，依据从油门控制器接收的指令信号，指示电机应达到的转速。
在无人机、遥控车等小型应用场景中，这一控制器被称作“ESC”；而在大型应用场景里，它可能以电子控制单元、逆变器或电机控制器的名义出现。
无人机电子调速器（ESC）的工作原理
无人机电子调速器的工作原理主要基于脉冲宽度调制（PWM）信号控制。当飞行控制器发出指令时，电调接收这些指令并通过内部的微控制器解析和处理。微控制器根据指令调整栅极驱动器的输出信号，进而控制MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的开关状态。MOSFET作为电机的选择性开关，通过改变电压和电流的输出，控制电机的转速和转向。
具体来说，当微控制器接收到加速指令时，它会增加栅极驱动器输出信号的频率和占空比，使MOSFET更快地切换相位，从而提高电机的转速。相反，当接收到减速指令时，微控制器会降低输出信号的频率和占空比，使MOSFET切换相位的速度减慢，从而降低电机的转速。
此外，电调还内置了多种保护机制，如过流保护、过热保护等，以确保在电机过载或异常情况下能够及时切断电源，保护电机和电调不受损坏。
目前ESC常用的协议有：PWM、Oneshot、Multishot和Dshot。这几种协议最主要的区别是他们传输的信号采用的是不同的频率。信号的频率越高，无人机的操控性越好。另外，Dshot协议与其他协议不同的地方是它发送的是数字信号而不是模拟信号，本身对电噪声不太敏感，使得信号更加精确并拥有更高的分辨率
电调组件详解
电子速度控制器(ESC)内部集成了多个核心组件，主要包括微控制器、栅极驱动器、MOSFET，并且在某些配置中还包含了电池消除器电路(BEC)和设备管理适配器(DMA)等。
（1）微控制器(MCU) - 智慧核心
微控制器在ESC中扮演着至关重要的角色，它承担三大主要任务：
作为固件平台，接收并解析来自控制器的信号，随后将这些处理后的信号输入到控制回路中。
实时追踪电机位置，确保其平稳且精准地加速。
向栅极驱动器发送脉冲信号，以执行相应的控制指令。
ESC中的固件通常由制造商预置，同时市场上也存在第三方提供的开源版本。在业余无人机领域，BLHeli及其变种（如BLHeli_S、BLHeli_32）是常见的预装固件，此外，SimonK和KISS等也是可选的固件方案。固件与硬件的兼容性至关重要，它直接影响ESC的性能及应用协议的支持范围。
微控制器还能通过传感器或无传感器系统来确定电机位置。传感器系统依赖于电机内置的传感器来追踪转子位置，适用于低转速、高扭矩的应用场景。而无传感器系统则利用反电动势来确定转子与定子的相对位置，更适用于高转速环境。尽管在低转速下，无传感器系统可能面临挑战，但在螺旋桨等高速应用场景中，其高效、经济、可靠的特性尤为突出。
（2）栅极驱动器 - 信号放大器
栅极驱动器作为微控制器与MOSFET之间的桥梁，负责接收微控制器的低压信号，并将其放大为高压信号，再传递给MOSFET。由于其内阻较低，栅极驱动器能够提供更高的电流，从而加快信号传输速度，减少热量产生。部分ESC采用绝缘光学芯片（Opto-ESC）设计，实现低压微控制器与高压晶体管之间的安全隔离。
（3）场效应晶体管(MOSFET) - 动力开关
MOSFET是ESC中用于控制电机供电的选择性开关。每个ESC包含六个MOSFET，电机的每根电线分别连接至其中的两个。MOSFET根据微控制器的指令，向电机线圈提供高压、低压或接地状态，从而控制电机的旋转。随着电机的转动，MOSFET切换线圈的相位，保持转子持续旋转。ESC通过直流电与开关系统的结合，为电机提供交流三相电流。油门输入的增加会提高开关频率，进而提升电机转速。这一过程支持多种信号传输协议，每种协议在性能和信号频率上各有千秋。
（4）电池消除器电路(BEC) - 电源管理
ESC通常内置电池消除器电路(BEC)，其并非消除电池需求，而是作为电压调节器，为集成电子设备提供稳定的低压电源（通常为5V），从而省去了为这些设备单独配备电池的麻烦。BEC确保了油门接收器及其他电子设备的安全供电。
（5）设备管理适配器(DMA) - 固件更新与定制
设备管理适配器(DMA)是部分品牌ESC提供的特色功能，它允许用户将ESC连接至计算机，以便下载并更新固件。通过DMA，用户还可以利用高级编程选项对ESC进行个性化设置，如电压切断、油门校准模式、电机方向调整等。这一功能不仅确保了ESC始终保持最新版本，还提供了丰富的定制选项，以满足不同用户的需求。然而，DMA并非所有ESC的标配，其可用性因品牌而异。
ESC通信协议
ESC（电子速度控制器）协议，作为飞控系统与ESC之间的沟通桥梁，采用特定的信号模式来传递油门指令，并通过调节信号速率来实现对电机转速的精准控制。
（1）主流ESC协议介绍
回溯至2015年前，PWM（脉冲宽度调制）协议在小型无人机领域的ESC通信中独领风骚。随着技术的进步，一系列新协议应运而生，使得2017年后问世的硬件普遍支持多种或全部主流协议。
当前，Oneshot125、Oneshot42、Multishot以及Dshot系列（包括Dshot300、Dshot600、Dshot1200）是应用最为广泛的协议。Oneshot与Multishot协议基于PWM模拟信号，而Dshot（数字射击）协议则采用了数字信号传输方式。
值得注意的是，模拟协议如Oneshot和Multishot，需要执行时钟校准步骤，以确保飞控与ESC内部的振荡器同步。若此步骤被忽略，可能导致ESC错误解读信号长度，进而影响无人机的响应速度。相比之下，数字协议如Dshot则无需时钟校准，简化了设置流程。
（2）DShot协议深度解析
Dshot1200作为当前速度最快的ESC协议，每秒能够传输高达1,200,000位的数据。其信号长度仅为13微秒，相较于第二快的Multishot协议（信号长度为25微秒），几乎缩短了一半。尽管Dshot1200的速度优势显著，但在实际应用中，Dshot600与Dshot1200之间的差异往往微乎其微，难以察觉。
低延迟意味着更快的飞行器响应速度，这对于追求极致操控体验的飞手而言无疑是一大福音。然而，对于体型较大、惯性较强的四轴飞行器或螺旋桨而言，这种速度差异可能并不明显。同时，高频飞控也会带来更高的能耗，因此，在无需极致响应速度的情况下，选择功耗更低的协议可能更为明智。
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