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【英飛凌Infineon |解決方案】PSOC Control C3的高速吹風機變頻控制方案

英飛凌專區

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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

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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:

➊ 高性能可編程模擬子系統

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     - 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) 

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❷ 靈活的TCPWM

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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。

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     - 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 

① Demo硬件

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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。

② 系統框圖

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     - 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 

③ 無感FOC控制

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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。

④ FOC執行時間

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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

⑤ 高速吹風機控制性能展示

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可以看出直接閉環啓動非常的平穩,沒有抖動,335ms到滿速。

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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。
對方案感興趣的朋友可以聯繫我們獲取完整方案的硬件和軟件資料。

點擊這裡,了解更多信息。


文章來源:英飛凌官微


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