BLDC无刷电机技术开发的高效能电动工具控制方案合集

发布时间:2025-07-4 阅读量:34 来源: 我爱方案网 作者: bebop

BLDC电机在广泛的速度范围内提供高效扭矩输送,噪音小,没有有刷电机的机械摩擦。BLDC电机由电流而非电压控制,用途广泛,其形状、尺寸和成本也因应用不同而各异。


与其他电机相比,无刷直流电机(BLDC)具有电机效率高、驱动控制方式多样化、驱动控制算法复杂、可靠性高、噪音低、能耗低等优势,可在较宽调速范围内实现快响应、高精度的变速效果,充分契合终端应用领域对节能降耗、智能控制、用户体验等越来越高的要求,被广泛应用于智能家居、工业机器人、数控机床等自动化设备中。


以下分享几款运用到BLDC电机技术的已量产案例及其主控IC选型,以作参考。

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1、基于STM32G473的手持式电池供电工具方案

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(图源大联大)

方案简介:

该产品是一款专为手持式电池供电工具设计的紧凑型系统,能够高效控制无刷直流马达(BLDC)或永磁同步马达(PMSM)。该系统支持高达250W的功率输出,并通过标准输入(如节气门)实现对马达扭矩和速度的精准控制。

适用于多种电动工具,包括钻孔机、磨床、圆盘切割机、圆锯、吹叶机和手持式割草机等。此外,由于其小巧的尺寸和强大的运算能力,它还能够满足无人机、轮椅、家用电器、电动自行车和机器人平台等领域的需求。

方案规格:

- 输入电压:12–28V直流电压(额定21V,最高可扩展至48V)  

- 输出功率:250W  

- 输出电流:RMS电流高达20A  

- 电池支持:专为5S-6S锂聚合物电池组设计  


 关键元器件:  

  • STM32G473CET6:高效能32位MCU  

  • STDRIVE101:三半桥式闸极驱动器  

  • STL220N6F7:高电流MOSFET  

  • L6981NDR:同步降压转换器  

  • LDL112:低静态电流LDO  

  • TSV912IQ2T:双轨对轨运算放大器  


2、小华HC32M140电动工具方案

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方案以HC32M140为主控芯片,基于无传感器六步换相控制算法,实现BLDC电机大扭矩启动和高速运行,保护功能齐全,适用于电钻、角磨机、冲击钻、电动扳手、电锤等低压中小功率电动工具应用场景。
方案特点
48MHz主频、8KB RAM/128KB Flash内存资源、2个独立OPA、高速ADC、电机专用TIMER
基础功能:反电动势过零检测算法(支持ADC和比较器)、电流/电压采样
复杂工况:静止堵转启动、低速大扭矩运行、顺逆风启动、刹车功能
系统保护:过流保护、过压/欠压保护、长时间堵转保护
支持多种转速设定信号(PWM、ADC等)

3、小华高速电机无感FOC控制方案

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方案可选用HC32M140、HC32M120、HC32F460作为主控,采用无感FOC控制系统,支持单电阻、双电阻采样,可工作在恒转速、恒功率、恒扭矩等模式下。系统最高转速可达12万转(当使用HC32F460时更可高达15万转),适用于高速吹风机、高速吸尘器等产品。

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

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。

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