高速吹風機,特別是轉速突破10萬轉的產品,已成爲消費電子和個護領域的新標杆。相比於傳統電吹風,高速吹風機的風量更大,能減少對頭髮的傷害,噪音更低,使用體驗也更好。 針對高速吹風機市場,英飛凌推出16萬轉及以上無感 FOC 的高速吹風機解決方案。
該方案採用 PSOC™控制器C3 ,搭配 英飛凌的 CoolGaN™半橋IPS ,能夠實高達100KHz的載頻控制,支持快速啓停,400毫秒內可達最大轉速。
高速吹風機,特別是轉速突破10萬轉的產品,已成爲消費電子和個護領域的新標杆。相比於傳統電吹風,高速吹風機的風量更大,能減少對頭髮的傷害,噪音更低,使用體驗也更好。 針對高速吹風機市場,英飛凌推出16萬轉及以上無感 FOC 的高速吹風機解決方案。
該方案採用 PSOC™控制器C3 ,搭配 英飛凌的 CoolGaN™半橋IPS ,能夠實高達100KHz的載頻控制,支持快速啓停,400毫秒內可達最大轉速。
方案特性如下:
- PWM載波頻率和控制頻率高達100Khz
- 無傳感器FOC算法執行時間<8us
- 支持動態PWM載頻變換功能(5Khz至100Khz)
- 兼容7/5段SVPWM,減少PWM開關損耗
- 支持半週期PWM更新模式,提高位置估算精度和電流環相應時間
- 電機參數在線識別,控制參數自適應
- 極強的系統方案魯棒性,電機參數±80% 誤差仍能保持正常工作
- 支持速度控制、恆功率控制以恆轉矩控制
- 支持順風啓動,無抖動靜止閉環啓動,可靠性100%
- 僞差分 ADC 採樣,無需外部運放和比較器,PCB走線更簡潔,噪音抑制能力更強
- 兼容Single/leg/3 電阻電流採樣模式
- 支持完整的電機控制保護和 IEC60730 安全功能
- 電機控制解決方案已通過量產驗證
PSOC Control C3是英飛凌專門爲電機控制和數字電源而設計的MCU,集成了專門針對電機應用優化的外設,支持電機常見的各種控制方式,它具有適合無感FOC控制的相關外設和亮點:
- 12 位12Msps SAR ADC,支持 16 個模擬通道進行並行空閒採樣
- 每個通道都配備獨立採樣保持器
- 每個通道可獨立配置增益(1、3、6、12)
- 所有通道都支持同步採樣模式
- 16 個模擬通道可分配給 8 個獨立的組,每組支持8路觸發源
- 支持僞差分採樣模式
- 每個通道集成限幅檢測功能(助力過流/過壓保護,減少CPU干預)
- 支持 ADC DMA 和 FIFO 模式,減少 CPU 干預
- ADC 模擬輸出可直接接入 CSG 比較器進行保護
- 10 位 DAC 爲比較器的輸入提供參考電壓
- 提供多路觸發源輸出(用於關鍵外設同步觸發)
面向不同PWM應用的靈活計數模式以及靈活的輸入輸出觸發信號。
- 3 個TCPWM 計數器用於產生 3 對互補 PWM 信號。1個 TCPWM 計數器用作 ADC 觸發信號。電機運行時,所有 4 個 TCPWM 計數器同步。
- 溢出事件觸發 FOC 中斷,並在前半個 PWM 週期內執行。
- 所有 GPIO 均可用作 PWM 輸出引腳,從而使 PCB 佈局更加簡便
- 從 AD 採樣到下一次 PWM 比較更新的時間間隔僅爲約半個 PWM 週期,從而顯著提升電流環 帶寬和觀測器性能
基於PSOC Control C3 的高速吹風機Demo可以使用KIT_PSC3M5_CC2的MCU控制卡搭配高壓GaN驅動板的靈活方案。
- ADC 支持僞差分輸入採樣模式
- ADC 通道支持同步採樣模式
- 內部 CSG 比較器的正相輸入信號來自 ADC 引腳,反相參考信號來自 DAC
- 反電勢相電壓僅用於高反電勢電壓電機
支持3 種控制模式:轉矩、功率和速度控制,具有順風、逆風和靜態直接閉環啓動、死區補償等功能。
得益於以下特性,PSOC Control C3高速吹風機的無傳感器FOC算法執行時間<8us:
- 主頻:180MHz
- 單精度浮點運算單元(FPU)和DSP
- 16KB的I-Cache
- 基於 Arm ® v8-M 架構的 Arm ® 3 級流水線 (3PIP)
- 通過 I-Cache 的 AHB (C-AHB) 總線,無任何時間延遲
可以看出直接閉環啓動非常的平穩,沒有抖動,335ms到滿速。
16萬轉的高速吹風機的整體解決方案,採用基於32位ARM Cortex-M33內核,180MHz主頻的PSOC Control C3,搭配英飛凌的CoolGaN™ Half-Bridge IPS,可實現100KHz開關頻率單電阻FOC控制,支持快速加減速,具有損耗低、運行穩定、BOM成本低等特點。
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