小华电机驱动芯片的三个实战应用案例

发布时间:2024-01-5 阅读量:3286 来源: 我爱方案网 作者: bebop

导读:我爱方案网导入小华洗衣机变频电机控制方案,以HC32F460为主控芯片,单芯片实现洗涤电机与烘干风机的双电机变频控制;采用无感FOC控制算法,运行噪音低,电流谐波小;支持多种采样方式,内置放大器和比较器,节省BOM成本;完善的系统保护功能:过压、欠压、过流、堵转、缺相等;支持异常情况下的紧急停机功能。

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方案特点:
1.200MHz 32bit ARM Cortex-M4内核MCU HC32F460
2.支持FPU,大幅度提升算力
3.高效Cache,保证CPU零等待执行性能
4.多功能PWM Timer,支持多个电机控制
5.12位2Msps高精度ADC单元,灵活支持多种采样方式
6.内置PGA、CMP
7.EMB可独立控制每个通道
8.系列丰富,封装从48Pin到100Pin,适应不同设计需求
应用领域:冰箱、空调、洗衣机、变频控制板
无刷电机FOC技术优势
传统的BLDC电机控制方法以六步方式驱动定子,会导致输出转矩出现振荡。在六步控制方式中,先对两个绕组通电,直到转子到达下一个位置,然后电机换向到下一步。霍尔传感器用于确定转子位置,以便对电机进行电子换向。
高级无传感器FOC算法使用定子绕组中产生的反电动势来确定转子位置。六步控制(也称为梯形控制)的动态响应本身就不适合用于洗衣机控制,因为一个洗涤周期中的负载会动态变化,并且实际负载还会因洗涤量和所选洗涤周期的不同而变化。此外,在前开式洗衣机中,当负载位于滚筒顶侧时,电机负载要克服重力做功。只有高级算法(如FOC)可以处理这些动态负载变化。
采用FOC方法可以为电机功率管理带来许多好处。例如,FOC可以改善电机的动态响应,为诸如洗衣机之类需要快速响应速度变化(洗涤和甩干过程中)的电器带来好处。FOC支持以较低的电流产生最佳的转矩,因为它可以控制电流的幅值和相位,并使定子和转子磁场之间的角度保持90°。此外,由于FOC支持在每个PWM周期中控制电机电流,所以可以从根本上限制电流。
无感FOC方案更多应用场景及方案:
1.高速吹风筒方案

方案简介:

高速吹风筒方案采用小华超低功耗HC32M120主控MCU,内置先进的无位置传感器FOC控制策略,实现连续平稳的风机调速系统,具备顺风、逆风、静止状态下无抖动即时启动功能,30cm距离测量运行噪音75db以下,为行业中上水平;启动稳定性好,一次启动成功率可达99.7%以上;运行效率高,220V机种,10.5万RPM最高风速档位运行,PCBA级实测输入功率92W,优于市场主流方案。

方案特点:

快速启动:启动稳定可靠,可在500ms内加速至额定转速

快速停机:采用主动刹车,无过压、过流风险,支持掉电刹车

高速控制:最高电转速可达2000+Hz

工作电压范围大:适用220VAC、110VAC、24VDC供电

丰富的保护功能:过欠压、过流、过功率、堵转、缺相等系统保护

芯片资料:

方案采用小华HC32M120主控MCU,M0+ 内核,32bit, 48MHz可确保FOC算法运行,芯片内部集成了电机控制功能:最大12通道的12bit 1MSPS ADC,8个多功能16bit Timer(TimerB)支持输入捕捉、输出比较、PWM输出,1个16bit Timer(Timer0)支持异步计数以及电机算法加速引擎等功能,具备转速精度控制高,电机震动噪声小等优势。

应用场景:

吹风机、扫地机、吸尘器、冰箱、空调、洗衣机等大小家电领域。

2.电动自行车
电动自行车作为一种绿色出行工具,滑板车在城市出行中越来越受欢迎。无感FOC方案的应用可以实现对电动自行车的高效控制,从而提升其运行性能和稳定性,为骑行者提供更安全、舒适的骑行体验。

方案简介:该方案电驱控制板以HC32M120为主控芯片,同MOS、Gate_Drivers、LDO及其他外围电路构成。主要功能:EBS、能量回馈、HDC、霍尔修复、相序自识别、一线通、三速、GB_25KM、1:1电动助力等。
方案特点:
48MHz主频、2个独立OPA、高速ADC、电机专用TIMER、温度范围:-40℃~105℃
丰富的基础函数库、SVPWM系统、电机专用控制库模块
FOC控制系统优势(正弦电流、转矩平稳、低噪音)
平地/坡道/溜坡/滑行/带载启动优势(启动转矩大、重载启动高可靠)
客制化控制流程优势(丰富的模块化电机库)
完善的系统保护功能(过流、过压、欠压、堵转、飞车、短路等保护)
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