前言:高速吹風機量價齊升 市場競爭格局初顯
吹風機是居家生活必備物品,,然而傳統(tǒng)型吹風機所帶來的體驗并不佳,高頻使用的女性群體對此更是深有感觸,。究其原因主要有:轉速低,通常在每分鐘2萬轉左右,,導致干發(fā)速度慢;高溫干發(fā),,容易損傷頭發(fā),;噪聲大且體積笨重等等。因此,,能改善這些問題的高速吹風機一經推出便迅速風靡市場,、發(fā)展迅猛,品牌數量與產品型號均呈加速增長態(tài)勢,。據統(tǒng)計,,2020年僅有6個品牌生產高速吹風機,共16款機型,;而截至23年6月,,已有84個品牌推出了總共139款不同型號的高速吹風機。與此同時,,高速吹風機競爭格局初顯:高速電吹風開創(chuàng)者——英國品牌戴森主打高端市場,;本土品牌徠芬則低價切入市場,主打中低端市場,,并以其高性價比的產品占據國內市場線上銷量榜首,。徠芬產品低價的關鍵在于其通過自研電機大幅降低了生產成本;而電機的背后則離不開一套高可靠,、高性價比的MCU方案,。
作為高速吹風機市場背后的核“芯”玩家,國產品牌BPS(晶豐明源)及旗下的Linko(凌鷗創(chuàng)芯)一直致力于持續(xù)迭代和優(yōu)化IC產品,。Excelpoint世健旗下子公司Synergy世輝是BPS和Linko的授權代理商,,可以為客戶提供完整的解決方案與技術支持。接下來,,Synergy世輝的FAE將基于凌鷗的MCU方案,,手把手教您制作一個高速吹風機。
方案介紹
本次使用的方案為:
凌鷗MCU-LKS32MC037LM6S8B + IPM-LKS1D5003D +電源BP85226DF
整體方案特點
· 成熟的控制算法,,啟動平穩(wěn),,啟動兼容性強,電機噪音低,,無金屬異響,,控制穩(wěn)定。
· 紋波補償算法,,減小母線電解電容,,降低高壓電容成本,極致性價比。
· 雙電阻采樣,,運行平穩(wěn),,噪音小,FOC快速剎,。
· 功率部分采用LKS1D500xD單相IPM-ESOP13封裝,,生產工藝簡單,散熱好,,性價比高,。
· 安全保護機制:過壓、過溫,、堵風口停機保護。
· 輔助電源BP85226DF,,集成VCC電容,、續(xù)流二極管反饋二極管,支持快速開關機,。
MCU原理圖
圖1:MCU主控是電機的心臟,,高速M0內核
(一)MCU主控優(yōu)勢
· 電機控制專用MCU,內置運放,、比較器,、DAC、MCPWM等,,外圍簡潔,。
· 工作溫度滿足105度工業(yè)級要求,滿足風筒應用的特別需求,。
· 工作電流小,,037L/038L 內置5V LDO可以直接給仿真器燒錄供電。
· 進一步減少外圍器件,,縮小PCB尺寸,。
· 可滿足兩對極電機高達每分鐘22萬電轉速的算力需求。
· 儀表級全差分可編程增益放大器OPA,。
· 不需要電壓偏置,,可處理正負電流信號。
· 高精度0.5%電壓基準源,。
· 內置比較器,,負端電壓基準可選。
· 內置DAC,,可作為過壓過流比較參考,。
圖2:電源供電部分: BP85226DF外圍電路
圖3:競品電源 外圍復雜
極簡外圍的IPM供電電路,可用在多種場合功率器件的輔助供電,布線簡減少走線干擾易過EMC,。
(二)電源優(yōu)勢
· 外圍極簡,,節(jié)省Vcc電容、續(xù)流二極管,、反饋二極管等,。
· 支持快速開關功能,極大程度上降低啟動延時,,提升用戶體驗,。
· 待機功耗低(50mW@230Vac),輸出電壓可調,。
· 擁有改善EMI性能的頻率調制技術,。
圖4:IPM功率器件部分
高速電機的U V W相功率模塊,因MOS管不良率高,,本次選用凌鷗的高壓IPM模塊,。
(三)IPM模塊的優(yōu)勢
· 集成度高,內置600V預驅,、快恢復Mos,、自舉二極管,溫度檢測功能可選,。
· 優(yōu)化的封裝設計,,成本較三相IPM大幅下降,甚至可以和分立預驅,、Mos競爭,。
· 具有良好的散熱能力,并且滿足電氣間隙要求,。
· 與三相IPM相比,,其布板靈活,適應環(huán)形,、條形,、異形等多種結構的PCB。
· 與分立預驅,、Mos相比,,其零件數量少,加工成本低,,可靠性高,。
· 產品系列化,滿足相同封裝,,300V/500V耐壓,、7A/5A/4A/3A有4款電流型號可匹配,。
圖5:負離子發(fā)生器
秋冬季節(jié)天氣干燥,使用負離子可以避免頭發(fā)靜電問題,,負離子工作時會產生帶負電的離子微粒,,可以讓發(fā)質順頭發(fā)不枯燥,緊致毛鱗片,、減少分叉,。因此增加負離子功能也是有必要的。
圖6:發(fā)熱絲部分
此外,,秋冬季吹頭發(fā)時還需要更多的熱量,,因此也要加上過溫保護功能:用MCU實時監(jiān)控發(fā)熱絲溫度,緊急情況下可以關掉發(fā)熱絲,,而且發(fā)熱絲內部也有過流過溫保護,。
圖7:按鍵指示燈部分
再加個按鍵和指示燈也是有必要的,能更方便直觀地控制顯示溫度檔位,。
圖8:搭建完后整體原理圖
(四)元件封裝搭建
圖9:給各元件都加上8D封裝,,后續(xù)方便看效果圖(上圖只是其中一個元件)
(五)PCB布線搭建
圖10:PCB完成后
(六)8D效果正反面圖:
圖11:8D效果正反面圖
(七)凌鷗MCU-LKS32MC037LM6S8B + IPM-LKS1D5003D +電源BP85226DF
圖12:凌鷗MCU-LKS32MC037LM6S8B + IPM-LKS1D5003D +電源BP85226DF
(八)軟件調試
軟件調試階段,需要測試硬件是否正常:先配置端口參數,,在sys_init()系統(tǒng)初始化函數中使能DebugPWM_OutputFunction()函數,用示波器測試每相的PWM波形是否正常(注意:不能帶電機,,且電流設置為0.2A即可),。波形正常,說明硬件正常,;不正常,,則需要檢查電路是否有問題,依次逐級排查,。
U V W 三相波形正常后,,可以裝電機上電測試。
最后,,調試好后裝上外殼測EMC之后,,一個高速吹風機就制作完成了。
Synergy世輝電子作為Excelpoint世健旗下的全資子公司,,秉承了母公司良好的技術基因,,能提供一站式的器件硬件支持,同時擁有自己的軟件工程師,,后續(xù)能提供針對高速電機軟件測試相關的支持,,全力幫助客戶建立及優(yōu)化自主可控的應用開發(fā)能力,縮短項目周期,,在激烈的市場中搶占先機,。
關于世輝——世健旗下公司,,助力“中國芯”發(fā)展
世輝電子(Synergy Electronics)于2019年成立香港和深圳公司,是世健系統(tǒng)(香港)有限公司旗下的全資子公司,。作為一家具有創(chuàng)新力與活力的專業(yè)電子元器件分銷商和解決方案供應商,,世輝設有AIoT(人工智能+物聯(lián)網)、PNE(電源與新能源)和Lighting(照明)三大事業(yè)部,,團隊成員均具有豐富的行業(yè)經驗,,可以為來自物聯(lián)網通訊、安全,、智能終端,、電源、智慧能源,、LED照明及智能照明等多個領域的客戶,,提供高品質的產品與強大的技術支持。
“芯”系中國,,擁抱亞洲,。世輝致力成為供應商和制造商溝通的橋梁,以熱誠和專業(yè)擁抱中國市場,,為原廠和客戶提供最優(yōu)質的服務,。依托于世健在東南亞等海外地區(qū)的優(yōu)質客戶群體、成熟且廣闊的銷售網絡,,以及三十多年的深厚市場經驗,,世輝可以幫助“中國芯”積極走出國門,開拓出更廣闊的市場天地,,為“中國芯”的發(fā)展及成長奉獻自身的一份力量,。