高效節能的 BLDC 吊扇解決方案｜採用 XMC1302 與磁場導向控制技術

上圖是Square Wave、Sine Wave、FOC 比較表

上圖是一個典型的 FOC（Field Oriented Control）磁場導向控制架構圖，用於控制高效率的BLDC吊扇或永磁同步馬達(PMSM）

上表為各模組的功能說明

英飛凌XMC1302

英飛凌XMC1302是一顆針對馬達控制與電源轉換應用設計的 Arm® Cortex®-M0 MCU，隸屬於 XMC1000 系列。它非常適合 BLDC/PMSM 馬達的控制，特別是在成本敏感的應用如天花板吊扇、風扇、泵浦與小家電馬達中廣泛應用。

使用XMC1302作為馬達控制特點如左表所示:

基於英飛凌XMC1302的特點開發的BLDC吊扇完整解決方案如上:

本方案搭載 Field-Oriented Control（磁場導向控制，FOC）技術，透過 SVPWM 空間向量調變與電流回授控制，有效實現：

    - 高效能磁場定向控制，提升能效與轉矩的穩定性

    - 無感測器驅動（Sensor-less FOC）降低系統成本

    - 穩定低速運行與平順啟動特性

    - 精準風速調節與靜音操作

控制核心為 XMC1302 MCU，搭配 IM214/IPM 功率模組、BLE 藍牙模組 CYBLE-012011，以及 AIROC Bluetooth® Connect App，實現全方位智慧風控系統。

此完整解決方案的特點如下：

    - 輸入的交流電源電壓範圍為 90-265 VAC

    - 可驅動輸出功率高達 40W 的永磁同步馬達 (PMSM)

    - 採用磁場導向無感測器控制(FOC Senser-less)

    - 加速斜率參數可調

    - 最大轉速可高達每分鐘400轉(RPM)

    - 可透過手機 App 無線藍牙控制風速

    - 支援順時針(CW)及逆時針(CCW)的控制、順風啟動(Catch-spin)及逆風啟動(Proof-wind startup)、電子煞車電流控制(ELE-brake current control)等功能

    - 保護功能可支援過電壓(OVP)、過電流(OCP)、欠相保護 (Loss Phase Protection)、馬達的堵轉和轉子鎖定、溫度檢測等功能

    - 可符合IEC/UL 60730 B國際標準

上圖為正常運作時的相電流

左為不停機正反轉(Non-stop running)時的相電流，右為順風啟動(Catch-spin)

左為逆風啟動(Proof-wind startup)轉速小於30RPM，右為逆風啟動(Proof-wind startup)轉速大於30RPM