手持吸尘器PCBA方案【其利天下技术分享】

 

家务中，吸尘器和扫地机成为每个家庭主妇理想的助手。

 

传统吸尘器采用有刷电机，结构简单，配件多，但散热效果差，电机内部热量未能被高速气流带走，导致温升升高，可能引发漆包线绝缘失效、永磁体不可逆退磁，整个电机性能下降等问题。

 

吸尘器

 

 

近年来，直流无刷电机因其良好的线性调速特性、高效率和动态特性大力普及，一直是调速控制的首选。尽管受到其他电动机如交流变频电动机、步进电机的挑战，但直流电动机仍然是调速控制中的最佳选择，广泛应用于生产和生活。为提升性能，一些吸尘器厂家纷纷引进直流无刷电机作为关键部件。

 

 

 

手持吸尘器

 

手持吸尘器电机要求小巧轻便、高转速、低噪音。为了实现小型轻量化同时满足更强吸力，通常需要提高转速。直流无刷马达的最大优势在于其高效能转换比，但前提是必须通过良好的驱动算法实现对马达的精确控制。无刷马达的转换率可高达70%。若驱动算法控制不善，将导致吸尘器性能下降，这在一些转速很快、但吸尘效果不佳的吸尘器中可能出现。这并非结构问题，而是由于吸尘器马达调试未达标准，导致马达能效转换较低。因此，优秀的无刷马达驱动算法对产品性能至关重要。

 

那么吸尘器的算法到底采用无刷马达的方波算法还是FOC算法呢？目前，最为出色的算法大多采用FOC算法。

 

电机控制算法简介

 

1）无感方案框图：

基于华天微KY32MT028的单电阻无感FOC观测器方案采用成熟的全维SMO+PLL方案，算法响应速度快，实时跟踪精度高，参数配置简单，可直接闭环启动：

 

无感方案框图

 

2）单电阻硬件移相：

为节约成本及占用更小的PCB布局面积，电机的电流采样通过单电阻实现，但转子在某些位置会使得单电阻采样进入非观测区，此时，KY32MT028内置的硬件饱和移相功能会自动调整PWM波形进而实现电流采样重构：

 

单电阻硬件移相

 

3）弱磁策略：

吸尘器在实际工况中，往往会被部分异物堵住进风口或滤网，此时为保证吸尘器的吸力足够，通常需要通过弱磁手段提高电机的转速，保证恒功率控制的要求：

 

弱磁策略

 

 

4）KY32MT028方案静止启动波形：

 

启动波形