方案特点
> 集成 12Bits 高速 ADC, 多路高性能模拟运放和可编程 PGA, 精简外围电路。
> 无感 FOC、 单电阻控制方式
> 自收敛直接闭环启动算法, 适应不同负载启动, 100%启动成功。
> 顺风启动效果优良, 启动快速平稳, 无失步, 运行平稳噪音低。
> 恒功率控制, 线性堵风口识别并保护。
> 转速控制可高达 100000+RPM
> 标准三线接口: Vsp (或 PWM) 、 VCC、 GND
> 具备优异的 CE、 ESD 性能, EFT>4200V 。
输入母线电压检测:
输入电压由 R28 和 R29 电阻分压,经 C18 滤波输入单片机进行采样来完成母线电压检测功能。
MCU 与预驱动
CMS32M5533 是 ARM-Cortex M0 内核, 同时内置 90V 三相半桥驱动模块芯片。MCU负责整个系统的信号采集, 数据处理, 驱动输出, 逻辑功能控制。
反电动势采样
本方案兼容方波BLDC和FOC单电阻控制, 无刷无感直流电机通过反电动势来判断转子位置, 使用MCU的内置比较器来侦测过零点之前,必须先对相电压做分压,再经过低通滤波以获得低于5V的直流电压。 而判断过零点的阈值, 则设置为该直流电压幅值的1/2。 随着电机转速与负载的不同, 该直流电压的幅值是会改变的。因此,过零点的阈值也随之在调整,这可由MCU实时采样并计算而得。
调速控制
MCU接受到VSPM调速信号, 控制电机转速。
温度保护
温度保护: RT1为负温度系数热敏电阻, R27与RT1构成分压电路, Layout时RT1靠近功 率MOSFET放置。通过检测功率MOSFET温度变化引起的R27与RT1构成的分压电路输出的电 压变化来完成过温保护信号采样。
功率回路
6颗功率MOSFET按CMS32M5533给出的信号轮流导通驱动电机旋转, 根据不同的MOSFET选择合适的Rg电阻。并考虑在极限工况下的耐电压耐电流参数,且留有一定的余量。
电流采样
采用 0.005R 采样电阻取得母线电流对应的电压信号,通过单片机内置运算放大器放大 (放大倍数为 10 倍)。为了能得到准确的电流信息,增加偏置电路。偏置电压由 R21、R22、R19 分压后通过 CMS32M5533 内部运算放大器产生。
PCB Layout 注意事项
布局注意事项
整体布局遵循功率回路与小信号控制回路分开布局原则,功率部份在满足铜箔载流量与温度敏感器件距离的前提下,按最小环路面积布局。 芯片的放置方向优先考虑驱动出线,电流采样以及反电动势采样等关键信号。 单元电路地回路按输出回输入原则走线 Rsense 电阻尽量靠近输入 Bulk Capacitor 布局 滤波电容抵近端口放置 电阻分压采样下偏阻容尽量抵近检测端口放置 (特别是反电动势采样与电流采样相关) 驱动 Rg 电阻抵近 MOSFET 放置 NTC 温度传感器贴近热源放置
关键信号走线
运放电流采样按差分走线,从 Rsense 焊盘中间出线,走线远离干扰源。 运放基准地应与 MCU 为同一参考地,反电动势采样地与 MCU 为同一参考地。 敏感弱电信号线与强电或高频信号线保持一定距离,例如: U, V, W,相线禁止从芯片底部走线。 辅助电源从输入 Bulk Capacitor 出线。