Для питания процессора надо 5В (Arduino) или 3,3В (STM32).
Аккумулятор гироскутера 36В при максимальном заряде выдает до 42В (у меня 39В). В электровелосипедах и электросамокатах используются АКБ от 48В до 84В (это, скорее, мопеды и мотоциклы).
Всякого рода Ali-образные DC-DC конвертеры (например на LM2596) имеют входное напряжение 40В максимум. Это из того, что более менее известно "ардуинщикам" и что есть в моих "сусеках". Готовые регулируемые модули.
Но чаще "в хозяйстве" или на рынке имеются стабилизаторы «Кренки» (L7805 и L7812).
Их входное напряжение 35В максимум.
Вариант - делать схему на TL431, но у него входное напряжение 36В ("потолок").
Моделирование в Proteus
В итоге мы приходим к такой схеме:
У данной схемы при входном напряжении 55В ток катода TL431 равен 32,6мА (максимальный 150 мА). Это при нагрузке в 5Вт (вряд ли МК и драйверы ключей больше "съедят"). При большей - снижается.
Таким образом данная схема позволяет работать в требуемом диапазоне напряжений 42-55В (при cut-off voltage=31В тоже будет работать до 480мА тока потребления). "Основной удар" на себя берет транзистор КТ805ВМ. Он имеет постоянное напряжение коллектоp-эмиттеp равное 60В и 135В импульсное. КТ805ВМ взят из строчной развертки старого телевизора.
Для 54,6В впритык, а для 84В - перебор. Но я изначально работал с гироскутерным мотором и АКБ (42В). Если надо поднять предел, то можно взять например MJE13003 (находится в энергосберегающих лампочках, зарядных устройствах) или даже MJE13007 (из электронного балласта для люминесцентных ламп).
Они рассчитаны на 400В - с большим запасом!
PCB
Но, чтобы поставить их на эту плату, надо их перевернуть на 180 градусов (пины не совпадают) - металлической стороной к резистору R3.
Напряжение 15В выбрано по результатам анализа схем контроллеров. Там часто 14-15В используется для управления силовыми MOSFET'ами. Я использую 12В - для моих драйверов достаточно, хотя не исключаю корректировки.
В Proteus схема работает красиво. На практике все интереснее.
На R1 при 42В выделяется 0,68Вт, при 55В - 1,53Вт, поэтому ставим резистор 2Вт минимум. У меня поставлен совсем слабенький (0,125Вт) - для тестов, но он очень быстро разогревается.
Так же при работе в реальном устройстве на транзистор надо поставить радиатор.
Это фиаско
Видите пустующее место конденсатора C1? Он там был. Честно!
Вот он!
Когда тестировал схему под нагрузкой, мотор начал сильно дергаться, из схемы пошел дым, потом огонь и конденсатор как ракета улетел в дальний угол комнаты.
Я использовал 10мкФ, 63В. Его емкость, габариты и, возможно, пробивное напряжение не потянули импульсы тока системы.
Техника безопасности
Берегите себя!
АКБ гироскутера в пике выдает полкиловатта. Одевайте очки, перчатки, спецодежду и другое защитное снаряжение. А лучше... проводите тестирование силовой электроники в специальных лабораториях оборудованными средствами пожаротушения.
Сам мотор может стать причиной травм и разрушений. Хорошо крепите его к столу. Желательно металлическому. Используйте амортизаторы и ограждения.
Причиной "флаттера" послужило программное обеспечение и вероятный цикличный сброс микроконтроллера из-за нехватки питания. Поэтому я пересмотрел подход к питанию драйверов и МК.
"Сочные басы"
Обратил внимание, что на схемах контроллеров после АКБ ставится "батарея" из емкостей, и поступил так же.
Их мне "подарил" старый телевизор Grundig. Они были в цепи питания усилителя звука. Любители сочных басов меня поймут.
И как только конденсаторы появились, я столкнулся с проблемой, которая возникает у всех маломощных BLDC контроллеров (при наличии XT60 и им подобных силовых разъемах).
Про большой китайский сайт я ничего не знаю, интернетом пользоваться не умею и, кроме импортозамещения, ничем не занимаюсь.