一、前言
空氣凈化器能夠吸附、分解或轉化各種空氣污染物（一般包括PM2.5、粉塵、花粉、異味、甲醛等裝修污染物、細菌、過敏原等），有效提高空氣清潔度。目前國內(nèi)整體空氣凈化器零售市場需求不振，但整體出口仍居高位，是目前國內(nèi)空氣凈化器產(chǎn)能產(chǎn)量增長的主要動力，數(shù)據(jù)顯示，我國空氣凈化器產(chǎn)能從2016年的1357.8萬個增長至2022年的超4千萬個。廣芯微基于UM321xF系列芯片特點，開發(fā)出應用于空氣凈化器/吊扇等風機產(chǎn)品的電機控制參考設計和完整解決方案，并開放源文件及快速的技術服務，確?？蛻艋趶V芯微方案進行產(chǎn)品開發(fā)可順利實現(xiàn)量產(chǎn)。
二、硬件方案介紹
1.內(nèi)置5V LDO Power電源直接輸出至MCU（支持5.5-24V寬電壓輸入）；2.內(nèi)置1路運放可直接進行單電阻電流采樣重構；3.內(nèi)置3路比較器快速直接獲取反電勢信號或硬件過流保護 ；4.PWM支持與比較器的聯(lián)動，異常情況緊急停機保護機制，有效防止功率元器件損壞；5.內(nèi)置3P+3N預驅，減少外圍電路及布板空間；6.豐富的外設接口（SPI/UART/IIC/CAN）,支持多傳感器擴展功能；7.板極ESD設計可靠度可達8KV以上，得益于廣芯微UM321xF芯片優(yōu)異的ESD性能；8.高集成度、高可靠性、低功耗MCU，電機控制相關外圍器件只有40個左右，大大降低設計及生產(chǎn)成本，降低器件失效不良率。
三、軟件方案介紹
此方案整個軟件工程分為應用層、System、Common及電機庫。應用層包含系統(tǒng)初始、系統(tǒng)配置、CLI引擎、通用任務、電機控制API、電機任務等。System層包含Startup啟動、中斷服務、時鐘、睡眠與低功耗等。Common層包含消息隊列、軟定時器、延時/串口輸出、實用工具等。電機庫包含PID 環(huán)路、換相函數(shù)處理、芯片驅動庫等。
軟件設計框圖：
控制器上電后進入系統(tǒng)配置，依次進行IO端口配置，AD轉換模塊配置，定時器的配置，中斷初始化，定時器初始化，保護參數(shù)初始化，交互參數(shù)初始化，初始化狀態(tài)檢測，使能中斷，最后進入主循環(huán)（App-Task）執(zhí)行相應app層事件。電機控制部分主要在高頻中斷中執(zhí)行運算，主要處理FOC運算部分，及位置速度觀測器。ADC中斷主要處理采樣數(shù)據(jù)，低頻中斷主要處理速度/功率外環(huán)控制部分及故障檢測部分。
電機控制算法采用單電阻無感FOC的電流轉速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)：
四、功能參數(shù)及測試波形
- 硬件過流，欠過壓，欠過溫，限/過流，堵轉等全功能保護
五、方案優(yōu)勢
- 0.44μA @3.0V Stop模式，所有時鐘停止，IO、SRAM以及寄存器數(shù)據(jù)保持
- 123μA/MHz @3.0V @48MHz Active模式
2.高可靠性，將EMC及ESD性能作為基礎要求融入芯片定義，在設計階段進行針對性優(yōu)化，并結合板級設計通過了目前所有電控項目的ESD及EMC測試；3.高集成度，內(nèi)部集成3路比較器，1路運放，硬件加速器，減少外圍電路及布板空間；
4.分層設計的軟件架構，豐富且成熟的電機算法庫，降低開發(fā)設計難度及技術門檻。
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