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告别传统吸尘器,基于GD32E230K8T6微控制器的无线吸尘器电路方案设计
发布时间:2020-01-08
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告别传统吸尘器,基于GD32E230K8T6微控制器的无线吸尘器电路方案设计
发布时间:2020-01-08
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无线吸尘器与传统吸尘器最明显的区别就是抛弃电源线,不用拖长电源线就可以做家务,绕线的麻烦也不复存在,也不考虑需要更换插座来清洁地方,其工作原理与有线吸尘器相同,区别在于无线吸尘器机身内置的驱动电机,通过充电来维持机器的运转,打开吸尘器开关后即可工作。

无线吸尘器最突出的优点是没有电源线限制,它可以在任何地方使用,其清洁范围几乎是无限的,它的机身很轻,重量小,即使是单手操作,做家务也不容易累;存储面积不大,可以随意摆放,同时无线吸尘器使用噪音少,不用担心噪音给家里其他人。

但是,由于无线吸尘器是锂电池供电,如果你连续清洁超过30分钟,你可能需要等待吸尘器充电和储存能量。因此,无线吸尘器控制板的工作效率越高,连续清洁的时间就越久。不断提高无线吸尘器变频板的效率,也是电机控制工程师近期的一个热点研究方向。

方案概述

本方案使用GD32E230K8T6作为主控芯片,利用该芯片内置的多通道高速比较器比较电机反电动势的方式实现对吸尘器电机的无传感器方波驱动。本示例方案结构简单,吸力强劲,带载实测效率超过50%。MCU使用简单,内置12bits@2MSPS高速高精度SAR ADC,高级定时器可直接产生6路互补死区可调PWM,集成高速硬件比较器,芯片内部温度检测功能,可以实现PMSM和BLDC电机的方波控制以及正波控制;芯片满足工业级的工作温度和ESD、EMI标准。

变频板主要规格参数:

  • 采用超值ARM Cortex-M23@72MHz内核
  • 120度无传感器方波驱动
  • 频率注入法检测初始位置启动
  • 使用内置多通道高速比较器检测高速换相
  • 使用较少的外围器件实现了优异的控制效果
  • 转速、电流双闭环控制
  • 电机转速可达100000rpm(空载)
  • 24V供电,额定功率350W
  • 定转速或恒功率运行
  • 带负载工作效率在50%以上
  • 硬件过流保护功能
  • 堵转自动检测和保护

BLDC电机参数

本Demo板配套使用双极吸尘器电机规格如下:

系统框图和主控MCU电路介绍

MCU采用GD32E230K8T6芯片,它使用的是Arm最新的Cortex-M23内核,主频高达72MHz,配备了64KB的嵌入式闪存及8KB的SRAM,配合内置的硬件乘法器、除法器和加速单元,在最高主频下的工作性能可达55DMIPS, CoreMark测试可达154分。同主频下的代码执行效率相比市场同类Cortex-M0产品提高40%,相比Cortex-M0+产品也提高30%以上。同时提供了1个支持三相脉宽调制PWM输出和霍尔采集接口的16位高级定时器和多达5个的16位通用定时器、1个16位基本定时器,1个高速轨到轨输入/输出模拟电压比较器,1个12位2.6M SPS采样率的高性能ADC。适合各种电机控制应用。 

GD32E230系列MCU主要规格:

  • Cortex-M23@72Mhz, 55 MIPS的处理性能;
  • Flash:64KB/32KB/16KB;
  • SRAM:8KB/6KB/4KB;
  • 高速高精度ADC, 12Bits ADCx1@2.6Msps,10通道;
  • 高级定时器x1,可产生6路死区可调的互补PWM输出。通用定时器x5;
  • Flash带硬件加密保护;
  • 多种串行通讯方式:I2C x2, SPI x2, UART x2;
  • 丰富的封装类型:TSSOP20/ LGA20/QFN28/ QFN32/ LQFP32/ LQFP48
  • 供电电压:1.8V~3.6V
  • 工业级的工作温度范围:-40℃~+85℃;
  • 工业级的ESD特性:6000 Volt

GD32E230系列变频板正面图片

整机展示

 

文章来源于兆易创新

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