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基于GD32E230系列MCU的無(wú)線吸塵器變頻板方案設(shè)計(jì)

無(wú)線吸塵器與傳統(tǒng)吸塵器最明顯的區(qū)別就是拋棄電源線,不用拖長(zhǎng)電源線就可以做家務(wù),繞線的麻煩也不復(fù)存在,也不考慮需要更換插座來(lái)清潔地方,其工作原理與有線吸塵器相同,區(qū)別在于無(wú)線吸塵器機(jī)身內(nèi)置的驅(qū)動(dòng)電機(jī),通過(guò)充電來(lái)維持機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn),打開(kāi)吸塵器開(kāi)關(guān)后即可工作。

無(wú)線吸塵器最突出的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有電源線限制,它可以在任何地方使用,其清潔范圍幾乎是無(wú)限的,它的機(jī)身很輕,重量小,即使是單手操作,做家務(wù)也不容易累;存儲(chǔ)面積不大,可以隨意擺放,同時(shí)無(wú)線吸塵器使用噪音少,不用擔(dān)心噪音給家里其他人。

但是,由于無(wú)線吸塵器是鋰電池供電,如果你連續(xù)清潔超過(guò)30分鐘,你可能需要等待吸塵器充電和儲(chǔ)存能量。因此,無(wú)線吸塵器控制板的工作效率越高,連續(xù)清潔的時(shí)間就越久。不斷提高無(wú)線吸塵器變頻板的效率,也是電機(jī)控制工程師近期的一個(gè)熱點(diǎn)研究方向。

方案概述

本方案使用GD32E230K8T6作為主控芯片,利用該芯片內(nèi)置的多通道高速比較器比較電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)吸塵器電機(jī)的無(wú)傳感器方波驅(qū)動(dòng)。本示例方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,吸力強(qiáng)勁,帶載實(shí)測(cè)效率超過(guò)50%。MCU使用簡(jiǎn)單,內(nèi)置12bits@2MSPS高速高精度SAR ADC,高級(jí)定時(shí)器可直接產(chǎn)生6路互補(bǔ)死區(qū)可調(diào)PWM,集成高速硬件比較器,芯片內(nèi)部溫度檢測(cè)功能,可以實(shí)現(xiàn)PMSM和BLDC電機(jī)的方波控制以及正波控制;芯片滿足工業(yè)級(jí)的工作溫度和ESD、EMI標(biāo)準(zhǔn)。

 變頻板主要規(guī)格參數(shù):

  • 采用超值ARM Cortex-M23@72MHz內(nèi)核
  • 120度無(wú)傳感器方波驅(qū)動(dòng)

  • 頻率注入法檢測(cè)初始位置啟動(dòng)

  • 使用內(nèi)置多通道高速比較器檢測(cè)高速換相

  • 使用較少的外圍器件實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的控制效果

  • 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制

  • 電機(jī)轉(zhuǎn)速可達(dá)100000rpm(空載)

  • 24V供電,額定功率350W

  • 定轉(zhuǎn)速或恒功率運(yùn)行

  • 帶負(fù)載工作效率在50%以上

  • 硬件過(guò)流保護(hù)功能

  • 堵轉(zhuǎn)自動(dòng)檢測(cè)和保護(hù)


BLDC電機(jī)參數(shù)

本Demo板配套使用雙極吸塵器電機(jī)規(guī)格如下:

型號(hào)

64XC216-085D

極數(shù)

2

額定電壓

DC 21.6V

空載轉(zhuǎn)速

100000RPM

額定功率

350W

系統(tǒng)框圖和主控MCU電路介紹

MCU采用GD32E230K8T6芯片,它使用的是Arm最新的Cortex-M23內(nèi)核,主頻高達(dá)72MHz,配備了64KB的嵌入式閃存及8KB的SRAM,配合內(nèi)置的硬件乘法器、除法器和加速單元,在最高主頻下的工作性能可達(dá)55DMIPS, CoreMark測(cè)試可達(dá)154分。同主頻下的代碼執(zhí)行效率相比市場(chǎng)同類(lèi)Cortex-M0產(chǎn)品提高40%,相比Cortex-M0 產(chǎn)品也提高30%以上。同時(shí)提供了1個(gè)支持三相脈寬調(diào)制PWM輸出和霍爾采集接口的16位高級(jí)定時(shí)器和多達(dá)5個(gè)的16位通用定時(shí)器、1個(gè)16位基本定時(shí)器,1個(gè)高速軌到軌輸入/輸出模擬電壓比較器,1個(gè)12位2.6M SPS采樣率的高性能ADC。適合各種電機(jī)控制應(yīng)用。 

GD32E230系列MCU主要規(guī)格:

  • Cortex-M23@72Mhz, 55 MIPS的處理性能;

  • Flash64KB/32KB/16KB;

  • SRAM8KB/6KB/4KB;

  • 高速高精度ADC, 12Bits ADCx1@2.6Msps10通道;

  • 高級(jí)定時(shí)器x1,可產(chǎn)生6路死區(qū)可調(diào)的互補(bǔ)PWM輸出。通用定時(shí)器x5

  • Flash帶硬件加密保護(hù);

  • 多種串行通訊方式:I2C x2, SPI x2, UART x2;

  • 豐富的封裝類(lèi)型:TSSOP20/ LGA20/QFN28/ QFN32/ LQFP32/ LQFP48

  • 供電電壓:1.8V~3.6V

  • 工業(yè)級(jí)的工作溫度范圍:-40~ 85℃;

  • 工業(yè)級(jí)的ESD特性:6000 Volt

GD32E230系列變頻板正面圖片

整機(jī)展示

更多內(nèi)容

您可以通過(guò)瀏覽GD32官方網(wǎng)站(www.GD32MCU.com)和遍布各地的銷(xiāo)售與技術(shù)支持網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)一步了解并按需利用GD32產(chǎn)品家族的特色和功能,它們將在您開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)之前就能看到GD32智能創(chuàng)新解決方案的諸多優(yōu)勢(shì)。

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