FM33LF013

油烟机是一种服务于家庭厨房的大型家用电器,利用空气动力学为基础原理进行设计研发,由机体内的电机驱动涡壳中的叶轮旋转,在进风口区域形成一定的负压来引流油烟。油烟机电机驱动方式可分为交流电机驱动和直流无刷电机驱动。当前国内市场中油烟机/集成灶的变频机型占比逐步增加。变频技术不仅可以高效节能,其带来的技术变革-自动巡航增压,能够实时感知油烟管道阻力大小变化、智能调节电机转速,实现风压自动增加,可有效解决风压不足、高层低户面临的油烟倒灌等问题。

无刷直流(BLDC)电机与传统的直流电机相比,BLDC电机不需要使用碳刷和换向器来实现电流的换向,而是通过电子换向器(也称为控制器)来控制电流的方向和大小,能够提供更高电效率和更大扭矩重量。目前无刷直流电机方案已经在家用电器、汽车、医疗、工业设备等领域被广泛应用,家电领域的应用场景包括冰箱、空调、油烟机、集成灶等。

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方案特色

复旦微推出的油烟机风机变频驱动方案基于FM33LF013实现,具备集成度高、成本低等优点,电流采样采用芯片内置运放(增益带宽10M、压摆率10V/us),硬件过流保护使用内置比较器(传播延迟200ns),过流信号可以从芯片内部直接给到ATIM的刹车,实现快速关闭PWM。本方案算法通用性强,成本友好。复旦微可提供整套变频方案验证。

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本方案具备以下功能:

① 可靠的无感启动算法

② 单电阻采样、双电阻、三电阻采样

③ 电流环、速度环

④ 无感观测器,估算电机准确位置

⑤ 弱磁扩速

⑥ 支持顺风启动、逆风启动

⑦ 支持恒风量、恒转速、恒功率控制

⑧ 多种保护措施:过流、过载、过温、过压、欠压、堵转、缺相

硬件原理图

为了兼容不同客户的成本需求,复旦微对烟机变频方案有两种硬件设计方案:IPM和分立MOS,以下为两者的对比

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1、IPM版本

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2、分立MOS版本

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试验现场图

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波形图

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启动运行14.png
正常运行

方案测试数据统计

本方案亮点如下:

  • 最大风量超过17立方米/每分钟

  • 最大静压超过1170帕

  • 全压效率超过32%

以下是方案的部分测试数据:

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MCU资源和性能

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来源:复微MCU爱好者天地

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 9

冰箱压缩机是一种通过减小气体体积来增加气体压力的机械装置,利用压缩来提高低压气体的温度并从蒸发器中去除蒸汽,是冰箱制冷的基础和关键部分。相较于定频冰箱,在MCU的变频算法控制下,变频冰压机能够根据温度要求精确控制转速,无需频繁启动,压缩机磨损较小,具有制冷效率高、保鲜效果好、电力能耗低、工作噪音小、使用寿命长等优点。

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作为长期工作的家电产品,驱动压缩机的MCU需要具有优异的稳定性和可靠性,复旦微推出的冰箱压缩机变频方案基于FM33LF013实现,采用内置运放实现单电阻采样,适用于表贴式电机和内嵌式电机,算法通用性强,成本友好,可提供整套变频方案验证。

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复旦微冰箱压缩机变频驱动方案Diagram


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基于FM33LF013的冰箱压缩机驱动demo板

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基于FM33LF013的冰箱压缩机驱动最小系统原理图

方案特色

● 可靠的无感启动算法

● 单电阻采样,重构电机三相电流

● 电流环、速度环PI控制

● 无感观测器,估算电机位置准确

● 压缩机弱磁控制

● 具有多种保护措施:过流保护、缺相保护、过压保护、欠压保护、过载保护、过温保护、堵转保护

方案介绍

复旦微冰箱压缩机变频方案采用无感FOC算法,该算法基于磁链观测器,从三相输出电压的整体效果出发使电机获得较为理想的圆形磁链轨迹,通过观测的磁链分量获得观测的角度,再通过锁相环获得速度和角度。

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无感FOC算法框图

电机控制系统为闭环控制,内环为电流环,外环为速度环。电机启动分为定位、强拖和闭环三个步骤,实测波形如下:

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FM33LF013支持2路内部OPA,GBW 10MHz,压摆率10V/us,在动态负载场景下转速跟随性能良好,电流与跟随的实测波形如下:

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下图为制冷压缩机在3000RPM时的运行电流实测图:

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下图为不同电源电压的波形实测图,分别为310V、15V和5V:

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310V

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15V

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5V

针对整个冰压机制冷系统进行群脉冲(EFT)测试实验,在±4000V至±5000V,5KHz、100KHz条件下可全程保持运行电流平稳,无停机发生。

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群脉冲(EFT)测试实验

参数说明

核心算法只需要压缩机的极对数、相电阻、DQ轴电感、运行速率等参数,具体调试需求参数如下。

● 电机基本参数:

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● 性能参数(示例):

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功率、电流等参数可依照不同压缩机的特性进行调整,下表是部分客户冰压机驱动板的参数示例:

● 电性参数:


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● 保护参数:

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复旦微FM33LF0系列MCU

FM33LF0系列是基于ARM Cortex-M0+内核的32位低功耗MCU芯片,最高主频72MHz,最大支持64KB FLASH和8KB RAM,集成LCD驱动、LED驱动、带温补的RTC、ADC、DAC、OPA、COMP、AES、UART、LPUART、I2C-SMBus、SPI、CAN、SENT等通用外设接口,支持LQFP 64 / 48 / 32多种封装,非常适用于BLDC电机驱动和显示面板控制应用。


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FM33LF0x3封装图

FM33LF013具有显著的性能和资源优势,具备丰富的定时器资源,其中ATIM支持设置多点触发和非对称PWM模式,可有效提高单电阻采样效果和算法运行效率。最大支持12个ADC外部输入通道,均为快速通道,最高采样速率可达2M,注入通道和扫描通道可分别配置触发源,独立触发、互不干扰,可在电机运行各阶段及时采样电流信息,协助算法完美重构电机三相电流信息。对比FM33LC0系列,采用相同算法和载频,FM33LF013的算法执行效率也得到了显著提升。

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FM33LF013优势说明和运行时间对比

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FM33LF0系列资源简介

FM33LF0系列产品资料:

● FM33LF0系列产品手册

●FM33LF0系列 FL库 & 参考例程 & Keil Pack & IAR配置文件 &JFLASH配置文件

●FM33LF0系列开发板资料

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围观 29

冰箱压缩机是一种通过减小气体体积来增加气体压力的机械装置,利用压缩来提高低压气体的温度并从蒸发器中去除蒸汽,是冰箱制冷的基础和关键部分。相较于定频冰箱,在MCU的变频算法控制下,变频冰压机能够根据温度要求精确控制转速,无需频繁启动,压缩机磨损较小,具有制冷效率高、保鲜效果好、电力能耗低、工作噪音小、使用寿命长等优点。

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作为长期工作的家电产品,驱动压缩机的MCU需要具有优异的稳定性和可靠性,复旦微推出的冰箱压缩机变频方案基于FM33LF013实现,采用内置运放实现单电阻采样,适用于表贴式电机和内嵌式电机,算法通用性强,成本友好,可提供整套变频方案验证。

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复旦微冰箱压缩机变频驱动方案Diagram

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基于FM33LF013的冰箱压缩机驱动demo板

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基于FM33LF013的冰箱压缩机驱动最小系统原理图

方案特色

● 可靠的无感启动算法

● 单电阻采样,重构电机三相电流

● 电流环、速度环PI控制

● 无感观测器,估算电机位置准确

● 压缩机弱磁控制

● 具有多种保护措施:过流保护、缺相保护、过压保护、欠压保护、过载保护、过温保护、堵转保护

方案介绍

复旦微冰箱压缩机变频方案采用无感FOC算法,该算法基于磁链观测器,从三相输出电压的整体效果出发使电机获得较为理想的圆形磁链轨迹,通过观测的磁链分量获得观测的角度,再通过锁相环获得速度和角度。

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无感FOC算法框图

电机控制系统为闭环控制,内环为电流环,外环为速度环。电机启动分为定位、强拖和闭环三个步骤,实测波形如下:

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FM33LF013支持2路内部OPA,GBW 10MHz,压摆率10V/us,在动态负载场景下转速跟随性能良好,电流与跟随的实测波形如下:

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下图为制冷压缩机在3000RPM时的运行电流实测图:

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下图为不同电源电压的波形实测图,分别为310V、15V和5V:

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310V

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5V

针对整个冰压机制冷系统进行群脉冲(EFT)测试实验,在±4000V至±5000V,5KHz、100KHz条件下可全程保持运行电流平稳,无停机发生。

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群脉冲(EFT)测试实验

参数说明

核心算法只需要压缩机的极对数、相电阻、DQ轴电感、运行速率等参数,具体调试需求参数如下。

● 电机基本参数:


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● 性能参数(示例):

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功率、电流等参数可依照不同压缩机的特性进行调整,下表是部分客户冰压机驱动板的参数示例:

● 电性参数:

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● 保护参数:

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复旦微FM33LF0系列MCU

FM33LF0系列是基于ARM Cortex-M0+内核的32位低功耗MCU芯片,最高主频72MHz,最大支持64KB FLASH和8KB RAM,集成LCD驱动、LED驱动、带温补的RTC、ADC、DAC、OPA、COMP、AES、UART、LPUART、I2C-SMBus、SPI、CAN、SENT等通用外设接口,支持LQFP 64 / 48 / 32多种封装,非常适用于BLDC电机驱动和显示面板控制应用。

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FM33LF0x3封装图

FM33LF013具有显著的性能和资源优势,具备丰富的定时器资源,其中ATIM支持设置多点触发和非对称PWM模式,可有效提高单电阻采样效果和算法运行效率。最大支持12个ADC外部输入通道,均为快速通道,最高采样速率可达2M,注入通道和扫描通道可分别配置触发源,独立触发、互不干扰,可在电机运行各阶段及时采样电流信息,协助算法完美重构电机三相电流信息。对比FM33LC0系列,采用相同算法和载频,FM33LF013的算法执行效率也得到了显著提升。

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FM33LF013优势说明和运行时间对比

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FM33LF0系列资源简介

FM33LF0系列产品资料:

● FM33LF0系列产品手册

●FM33LF0系列 FL库 & 参考例程 & Keil Pack & IAR配置文件 &JFLASH配置文件

●FM33LF0系列开发板资料

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来源:复微MCU爱好者

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