基于CW32的低压风机控制器设计方案

1 产品概述              

低压鼓风机是一种高效、稳定的鼓风设备，广泛应用于工业生产中。它采用了离心风机的原理，通过叶轮的高速旋转产生气流。不同于传统的鼓风机，低压鼓风机的叶轮是中空的，可以实现气体的无脉动压入。叶轮的设计使得空气在进入和离开时形成一个恰到好处的压力均衡，从而保证了稳定的鼓风效果。

低压鼓风机在运行过程中能够保持较低的振动和噪音，经过精密设计和严格质量控制，具备出色的稳定性和可靠性。它适用于各种工业应用场景，可以广泛用于风机、排液、燃料燃烧等领域，并满足不同工艺对压力和流量的需求。

本方案介绍的是一款基于CW32的低压风机控制器，重点介绍了它的功能、参数、硬件组成、方案设计、故障定义等等。该控制器适用于各类低压风机的速度控制，具有高精度、低噪音、高效率等特点。

2 功能特点              

低压风机具有许多功能特点，以下是低压风机的主要特点：

1. 高效稳定：低压风机采用先进的设计理念，具有较高的效率，能够在较低的能耗下实现高效的通风效果。同时，由于其结构简单、维护方便，使得其运行稳定可靠。

2. 低噪音：由于低压风机设计时考虑到了噪音控制，因此在运行时产生的噪音相对较低。这使得低压风机非常适合在需要保持安静环境的场所使用，如医院、实验室和办公室等。

3. 能耗低：低压风机的能耗较低，通常只有传统压缩机的三分之一甚至更低。这有助于降低能源消耗和运行成本。

4. 安装维护方便：低压风机安装方便，可以方便地安装在墙壁或其他结构上，不需要占用太多空间。同时，低压风机的维护简单，使用者可以方便地进行日常维护和保养。

5. 应用范围广：低压风机适用于许多领域，如通风、空调、净化等。它可以用于输送空气和烟气等气体，为工业生产和日常生活提供良好的通风环境。

总之，低压风机具有高效稳定、低噪音、低能耗、安装维护方便和应用范围广等特点。这些特点使得低压风机成为一种理想的通风设备，广泛应用于各种场所和领域。

3 风机驱动实物图

4 驱动器功能描述

驱动器通过使能控制端启停电机，通过调速接口控制风机无级调速、通过方向控制端口控制电机正反运转。支持宽电压工作范围：8-60V，工作电流17A，最大输出功率500W。具有顺风接转功能、过温保护等功能。

另外，驱动器还具有故障自恢复功能。在系统发生3次故障后，需断电重启。在电流、电压、温度故障发生时，如果故障消除，5S后自动重启。

控制端口定义如下:

5V：配合10K电位器使用，5V、VSR和GND，也可以直接配合VSR实现开机全速。

速度控制VSR：通过VSR接口进行调速输入。接受调速电压0-5V（0.18V启动），PWM脉冲调速（频率10KHZ, 5V, 0%-100%）

GND：控制信号负极，可配合VSR,END使用。

使能控制EN：通过EN接口控制电机的启动和停止。配合GND，在授受调速信号时，可控制启动与停止。连接GND时，停止。断开GND时，运行。

方向控制DR：通过DR接口控制电机运转方向控制。与GND短接时，反转。

速度输出FG：通过FG接口输出速度信号。电机速度脉冲输出，用于转速计算。当极对数为P时，每转一圈输出P个脉冲。电机转速（RPM）=输出脉冲频率*60/极对数。使用时，需要10K上拉电阻至5V。

5 参数列表

1. 电压范围：8-60V。

2. 电流范围：最大工作电流不超过17A。

3. 工作温度：-20度~85度，湿度：最大85%

4. 支持的BLDC电机最大转速：1对极7W转。

5. 调速范围：0-100%额定转速连续可调。

6. 启动时间 ：0至最大速<1S.（可根据需要调整）

7. 保护功能：过流17A保护、过压65V保护（可根据需要调整）、欠压8V保护（可根据需要调整）、过温85度保护等、限流45A保护。

6 方案主控芯片

该方案基于CW32F030C8T6主控。

CW32F030C8T6内核：ARM Cortex-M0+、最高主频64MHz、工作温度：-40℃ 至 105℃、工作电压：1.65V至5.5V、最大64K字节 FLASH，数据保持25年@85℃、 最大 8K 字节 RAM。

支持最多 39 路 I/O 接口

模数转换器：12 位精度，±1 LSB，最高 1M SPS 转换速度

五通道DMA控制器

定时器

16 位高级控制定时器，支持 6 路捕获 / 比较通道和 3 对互补 PWM 输出，死区时间和灵活的同步功能

四组 16 位通用定时器

三组 16 位基本定时器

80位唯一ID

7 硬件组成

驱动器硬件由主控MCU最小系统电路、电源稳压电路、逆变驱动电路、反电动势检测电路、控制接口电路、各种保护电路等组成。

1. 控制器：采用高性能的CW32微控制器，该控制器具有丰富的外设资源和强大的运算能力，能够满足复杂的控制需求。

2. 驱动电路：采用适合FD6288驱动芯片，支持三相全桥逆变，可驱动电机高效运转。

3. 反电动势电路：电机位置检测电路。

4. 电源电路：为控制器和驱动电路提供稳定的电源，保证系统稳定运行。

5. 保护电路：具备过流保护、过温保护、过压保护、欠压保护等功能，提高系统的安全性和稳定性。

6. 控制接口电路：支持方向、使能、转速等控制接口接入，实现风机的智能控制。

8 方案描述

该方案使用32位单片机CW32F030C8作为主控，使用AD软件比较过零点方式进行电机换相控制，采用六步方波控制算法。采用顺风接转+静态脉冲注入的启动算法，最小输出10%占空比，支持最高70000转的BLDC风机控制。

9 方案测试

产品开发测试图片

脉冲注入转子位置判定时端电压波形

启动过程端电压波形

高速运转端电压波形

最大输出端电压波形              

10故障保护

该方案具有多种故障保护措施：瞬时电路保护、平均电流保护、 堵转保护、失步保护、欠压保护、过压保护、过温保护等功能。

在发生故障时， 指示灯闪烁，闪烁频率表示了故障代码。不同的故障代码表示了不同的故障状态发生。

在1-5种故障发生时，故障一旦消除，5S后自动重启。超过3次发生故障，需断电重启。

故障代码定义如下：

1.瞬时电流保护：20A

2. 平均电流保护17A

3. 过温保护85度

4. 过压保护65V

5. 欠压保护8V

6. 失步保护

7. 堵转保护

8. 启动失败保护

11应用场景

低压风机广泛应用于各种场景，以下是低压风机的一些主要应用场景：

1. 工业领域：在工业生产中，低压风机被广泛应用于通风、排气、除尘等环节。例如，在化工、制药、冶金等行业中，低压风机可以用于输送气体、烟气和粉体等物质，同时还可以起到冷却、降尘和净化空气的作用。

2. 空调系统：低压风机是空调系统中的重要组成部分，用于实现室内空气的循环和通风。它能够提供足够的通风量，保持室内空气新鲜，并帮助调节室内温度和湿度。

3. 环保领域：在环保领域，低压风机被用于除尘、排烟和污水处理等方面。例如，在烟囱、锅炉和焚烧炉等设备中，低压风机可以帮助排出烟气，减少空气污染。

4. 农业领域：在农业中，低压风机可以用于温室、禽畜养殖场等场所的通风和降温。它能提供足够的空气流通，帮助调节温度和湿度，改善作物的生长环境。

5. 通风工程：在建筑物的通风工程中，低压风机用于提供空气流通和换气。它可以安装在墙壁或屋顶上，帮助调节室内外的空气流动。

6. 输送粉体：在某些工业生产中，需要将粉体从一个地方输送到另一个地方。低压风机可以配合输送设备，如管道、溜槽等，完成粉体的输送。

除了以上场景外，低压风机还应用于其他许多领域，如隧道、地铁等公共设施的通风和排烟。总之，低压风机作为一种高效、稳定的通风设备，其应用范围非常广泛。

审核编辑：汤梓红