5分钟学会制作高速吹风机

 

前言：高速吹风机量价齐升 市场竞争格局初显

 

吹风机是居家生活必备物品，然而传统型吹风机所带来的体验并不佳，高频使用的女性群体对此更是深有感触。究其原因主要有：转速低，通常在每分钟2万转左右，导致干发速度慢；高温干发，容易损伤头发；噪声大且体积笨重等等。因此，能改善这些问题的高速吹风机一经推出便迅速风靡市场、发展迅猛，品牌数量与产品型号均呈加速增长态势。

 

据统计，2020年仅有6个品牌生产高速吹风机，共16款机型；而截至23年6月，已有84个品牌推出了总共139款不同型号的高速吹风机。与此同时，高速吹风机竞争格局初显：高速电吹风开创者——英国品牌戴森主打高端市场；本土品牌徕芬则低价切入市场，主打中低端市场，并以其高性价比的产品占据国内市场线上销量榜首。徕芬产品低价的关键在于其通过自研电机大幅降低了生产成本；而电机的背后则离不开一套高可靠、高性价比的MCU方案。

 

作为高速吹风机市场背后的核“芯”玩家，国产品牌BPS（晶丰明源）及旗下的Linko（凌鸥创芯）一直致力于持续迭代和优化IC产品。Excelpoint世健旗下子公司Synergy世辉是BPS和Linko的授权代理商，可以为客户提供完整的解决方案与技术支持。接下来，Synergy世辉的FAE将基于凌鸥的MCU方案，手把手教您制作一个高速吹风机。

 

方案介绍

本次使用的方案为: 

凌鸥MCU-LKS32MC037LM6S8B + IPM-LKS1D5003D +电源BP85226DF

 

 

整体方案特点

· 成熟的控制算法，启动平稳，启动兼容性强，电机噪音低，无金属异响，控制稳定。

· 纹波补偿算法，减小母线电解电容，降低高压电容成本，极致性价比。

· 双电阻采样，运行平稳，噪音小，FOC快速刹车。

· 功率部分采用LKS1D500xD单相IPM-ESOP13封装，生产工艺简单，散热好，性价比高。

· 安全保护机制：过压、过温、堵风口停机保护。

· 辅助电源BP85226DF，集成VCC电容、续流二极管反馈二极管，支持快速开关机。

 

 

MCU原理图

 

图1：MCU主控是电机的心脏，高速M0内核

 

 

+

MCU主控优势

· 电机控制专用MCU，内置运放、比较器、DAC、MCPWM等，外围简洁。

· 工作温度满足105度工业级要求，满足风筒应用的特别需求。

· 工作电流小，037L/038L 内置5V LDO可以直接给仿真器烧录供电。

· 进一步减少外围器件，缩小PCB尺寸。

· 可满足两对极电机高达每分钟22万电转速的算力需求。

· 仪表级全差分可编程增益放大器OPA。

· 不需要电压偏置，可处理正负电流信号。

· 高精度0.5%电压基准源。

· 内置比较器，负端电压基准可选。

· 内置DAC，可作为过压过流比较参考。

 

图2：电源供电部分: BP85226DF外围电路

 

 

图3：竞品电源 外围复杂

极简外围的IPM供电电路，可用在多种场合功率器件的辅助供电，布线简减少走线干扰易过EMC。
 

 

 

+

电源优势

· 外围极简，节省Vcc电容、续流二极管、反馈二极管等。

· 支持快速开关功能，极大程度上降低启动延时，提升用户体验。

· 待机功耗低（50mW@230Vac），输出电压可调。

· 拥有改善EMI性能的频率调制技术。

 

图4：IPM功率器件部分

高速电机的U V W相功率模块，因MOS管不良率高，本次选用凌鸥的高压IPM模块。

 

 

+

IPM模块的优势

 

· 集成度高，内置600V预驱、快恢复Mos、自举二极管，温度检测功能可选。

· 优化的封装设计，成本较三相IPM大幅下降，甚至可以和分立预驱、Mos竞争。

· 具有良好的散热能力，并且满足电气间隙要求。

· 与三相IPM相比，其布板灵活，适应环形、条形、异形等多种结构的PCB。

· 与分立预驱、Mos相比，其零件数量少，加工成本低，可靠性高。

· 产品系列化，满足相同封装，300V/500V耐压、7A/5A/4A/3A有4款电流型号可匹配。

 

图5：负离子发生器

 

秋冬季节天气干燥，使用负离子可以避免头发静电问题，负离子工作时会产生带负电的离子微粒，可以让发质顺头发不枯燥，紧致毛鳞片、减少分叉。因此增加负离子功能也是有必要的。

图6：发热丝部分

此外，秋冬季吹头发时还需要更多的热量，因此也要加上过温保护功能：用MCU实时监控发热丝温度，紧急情况下可以关掉发热丝，而且发热丝内部也有过流过温保护。

 

图7：按键指示灯部分

再加个按键和指示灯也是有必要的，能更方便直观地控制显示温度档位。

 

图8：搭建完后整体原理图

 

 

+

元件封装搭建

 

图9：给各元件都加上8D封装，后续方便看效果图

（上图只是其中一个元件）

 

 

+

PCB布线搭建

 

图10：PCB完成后

 

 

+

8D效果正反面图

 

图11：8D效果正反面图

 

 

+

凌鸥MCU-LKS32MC037LM6S8B + IPM-LKS1D5003D +电源BP85226DF

 

图12：凌鸥MCU-LKS32MC037LM6S8B + IPM-LKS1D5003D +电源BP85226DF

 

 

+

软件调试

 

软件调试阶段，需要测试硬件是否正常：先配置端口参数，在sys_init()系统初始化函数中使能DebugPWM_OutputFunction()函数，用示波器测试每相的PWM波形是否正常（注意：不能带电机，且电流设置为0.2A即可）。波形正常，说明硬件正常；不正常，则需要检查电路是否有问题，依次逐级排查。

 

U V W 三相波形正常后，可以装电机上电测试。

 

 

最后，调试好后装上外壳测EMC之后，一个高速吹风机就制作完成了。

 

Synergy世辉电子作为Excelpoint世健旗下的全资子公司，秉承了母公司良好的技术基因，能提供一站式的器件硬件支持，同时拥有自己的软件工程师，后续能提供针对高速电机软件测试相关的支持，全力帮助客户建立及优化自主可控的应用开发能力，缩短项目周期，在激烈的市场中抢占先机。

 

原文转自Synergy世辉