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：4159 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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