必易微超简洁水泵、风机直流无刷电机驱动方案

概述

水泵 (Water Pump) 种类繁多，应用广泛，在家庭供水、新能源汽车、水循环、水冷、石油化工等应用场合广泛使用。相对于水泵是输送水，油等液态物质的机械设备，风机则是输送气体的设备，一般风机可分为三大类，即通风机、鼓风机和空压机。水泵和风机两者的工作原理类似，都是依靠叶轮的旋转运动，将机械能转变为水流或气体流动的压力能，从而实现输送的目的。随着直流无刷电机（BLDC）的不断发展，因其具有的寿命长、体积小、效率高等优势，在各类水泵和风机应用中，越来越多地采用 BLDC 电机作为开发设计的主要载体。

图1 管道风机

 

 图2 水泵

传统解决方案

市面上采用直流无刷电机作为负载的水泵和风机产品，大多采用如下的方案进行开发。高压降压电路实现从电网电压到 12V 电压（典型值）的转换，再经过 7805 转成 5V 电压供给单片机，MCU 用于实现单相直流电机的控制，通过 2 相高压半桥驱动芯片控制功率 H 桥电路驱动电机负载。在该方案中需要解决供电、控制、驱动和保护的问题，所用元器件较多，外围较为繁杂。

 

图3 水泵、风机解决方案示意图

 

 

图4 风机解决方案

 

图5 水泵解决方案

 

 

必易微解决方案 KP82201

必易微推出 KP82201 单芯片解决方案。该芯片集成电源供电、电机驱动、电机控制和系统保护四个功能，外围简单，非常适合水泵、风机等应用。

 

图6 必易微水泵、风机解决方案

 

 

图7 必易微 KP82201 解决方案

 

 

KP82201 方案特点1：更优性价比——高集成度，硬件过流保护，系统安全可靠

单一芯片集成供电电源、单相直流电机控制算法、双路高压半桥驱动（集成自举二极管）、保护四大功能。方案内置过流保护电路，客户可根据系统功率等级灵活调配过流保护等级，系统安全性高。

 

图8 KP82201 内部功能框图

 

 

常规水泵、风机及必易微方案 BOM 如下，KP82201 外围元器件少，既易于方案设计，又助于优化成本。

 

表1

 

KP82201 方案特点2：更优EMC性能——输出集成抖频功能
 

KP82201 内置抖频功能，输出 PWM 开关频率为 22±2 kHz。抖频功能增强了系统的 EMC 表现，在同样的测试条件下，采用必易微集成抖频功能方案的 BLDC 控制方案，可比未集成抖频功能方案的 EMC 裕量优 6dB。

图9 未集成抖频功能输出频谱

 

图10 必易微集成抖频功能输出频谱

 

 

KP82201 方案特点3：更快导入时间——无需电机参数调试/软件编程
 

KP82201 内置单相高压 BLDC 控制算法，适配水泵、风机等应用功率和负载特性。客户无需进行电机参数调试或软件编程即可实现单相高压 BLDC 的控制。系统方案简单，设计导入快捷。

 

 

总结

必易微 KP82201 水泵、风机解决方案，单芯片满足直流无刷电机供电、控制、驱动、保护四大功能，集成抖频输出， EMC 性能佳，外围极简，是各类水泵、风机应用方案的首选!