基于CKS32F103CB MCU的散热风机控制器方案

MCU应用方案

CKS32F103CB应用于散热风机控制器产品方案

第六十二期 2025.09.01

项目方案概述

通用散热风机控制器，采用无感矢量控制算法，使用了闭环的Luenberger观测器 + PLL估计角度。本方案在高速应用中具有较强的鲁棒性，适用于风机类负载，且方案具有噪声小、寿命长、能效高，电机运行平稳等优点。

图1 硬件PCB实物图

功能特点

本方案采用速度外环+电流内环双闭环PI算法，实现恒定转速控制，适用于表贴式（SPMSM）和凸极式（IPMSM）永磁同步电机。数据处理采用标幺化方式，最大限度的发挥无浮点主控MCU性能，FOC运行周期可低至35us。基于CKS32F103CB的无感FOC控制方案框图如下：

图2 方案框图

硬件采用CKS32F103CB高性能主控，支持双电阻、三电阻采样，支持电机顺逆风启动，支持过流、过压、欠压保护等功能。CKS32F103CB作为主控芯片，内置2路12bit高精度ADC，转换速度快，精度高。芯片高可靠、强抗静电，强抗干扰等特点，为系统提供了很好的保护功能，能确保系统在恶劣的电磁干扰环境下安全运行。具体设计规格如下图所示：

表1 设计规格

电机运行验证

本方案选用CKS32F103CB主控实现无位置传感器FOC驱动控制，以下为实际电机运行的电流波形图。

图3为从静止状态开始开环启动，加速后进入闭环控制的相电流波形图；图4为电机在顺风时切入闭环控制的相电流波形图。

图3 开环静止启动进入闭环控制

图4 电机顺风启动

由以上实验调试结果可以得知，CKS32F103CB微处理器的指令周期，PWM分辨率及ADC精准度可以完全实现电机磁场导向控制较高的运算与量测需求，达到精准的电流及转速控制，并能充分发挥三相永磁同步电机的高能效和超静音效果。