廣芯微MCU UM32MP32小功率水泵方案介紹

一、前言

生活中有很多地方需要用到水泵，不同于常規(guī)的抽水式水泵，體積更小的微型水泵在很多領(lǐng)域都在使用，幾乎無處不在，它的發(fā)展使我們的生活多姿多彩，多種新型水泵的研發(fā)與應(yīng)用，為我們帶來極大的便利，其應(yīng)用領(lǐng)域包括：電動(dòng)汽車散熱系統(tǒng)，自動(dòng)化設(shè)備水循環(huán)，水制冷等電器,飲水機(jī)，衛(wèi)浴產(chǎn)品，碎紙機(jī)，無土栽培，水暖床墊，空調(diào)抽水，水族魚缸，足浴盆，水暖床墊，熱水器，電腦水冷，水冷風(fēng)扇，醫(yī)療器械，制藥系統(tǒng)，化工，循環(huán)系統(tǒng)，冷卻散熱系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)，水冷空調(diào)，水冷風(fēng)扇，移動(dòng)洗澡機(jī)，太陽能噴泉，太陽能循環(huán)系統(tǒng)，家庭增壓系統(tǒng)，別墅供水系統(tǒng)，小型灌溉系統(tǒng),水處理系統(tǒng)，小型供水系統(tǒng)，汽車循環(huán)系統(tǒng)，汽車加熱系統(tǒng)，機(jī)床，家用電器，廚房電器,衛(wèi)浴產(chǎn)品，熱水循環(huán)系統(tǒng)等。

廣芯微結(jié)合自研芯片UM32MP32低功耗、多功能外圍接口與集成預(yù)驅(qū)、LDO等特點(diǎn)，開發(fā)用于小功率水泵產(chǎn)品的電機(jī)控制解決方案，并開放源文件及快速的技術(shù)服務(wù)，確保客戶基于廣芯微方案開發(fā)的產(chǎn)品快速實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

二、硬件方案介紹

硬件版圖：

下圖為廣芯微UM32MP32 小功率水泵方案原理圖及2D版圖。

硬件方案框圖及特點(diǎn)：

1.內(nèi)置5V LDO Power電源直接輸出至MCU（支持5.5-24V寬電壓輸入）； 2.支持電源防反接電路設(shè)計(jì)； 3.內(nèi)置1路運(yùn)放可直接進(jìn)行母線電流采樣； 4.內(nèi)置4路比較器快速直接獲取反電勢信號(hào)及硬件過流保護(hù) ； 5.PWM支持與比較器的聯(lián)動(dòng)，異常情況緊急停機(jī)保護(hù)機(jī)制，有效防止功率元器件損壞； 6.內(nèi)置3P+3N預(yù)驅(qū)，減少外圍電路及布板空間； 7.豐富的外設(shè)接口（SPI/UART/IIC）,支持多傳感器擴(kuò)展功能； 8.板極ESD設(shè)計(jì)可靠度可達(dá)8KV以上，得益于廣芯微UM32MP32芯片優(yōu)異的ESD性能；

9.高集成度 高可靠性 低功耗MCU，全部外圍器件只有50個(gè)左右（除4*MOS及MCU外都是阻容），大大降低設(shè)計(jì)及生產(chǎn)成本，降低器件失效不良率。

三、軟件方案介紹

軟件架構(gòu)： 此方案整個(gè)軟件工程分為應(yīng)用層、System、Common及電機(jī)庫。應(yīng)用層包含系統(tǒng)初始、系統(tǒng)配置、CLI引擎、通用任務(wù)、電機(jī)控制API、電機(jī)任務(wù)等。System層包含Startup啟動(dòng)、中斷服務(wù)、時(shí)鐘、睡眠與低功耗等。Common層包含消息隊(duì)列、軟定時(shí)器、延時(shí)/串口輸出、實(shí)用工具等。電機(jī)庫包含PID 環(huán)路、換相函數(shù)處理、芯片驅(qū)動(dòng)庫等。

軟件設(shè)計(jì)框圖： 此方案為無感方波控制方案，整體框架分為：

1.IPD初始脈沖位置檢測；

2.反電勢過零檢測，控制電機(jī)換相；

3.PWM發(fā)波；

4.PID速度/功率/電流閉環(huán)控制；

5.故障檢測機(jī)制（過流，過壓，欠壓，缺相，堵轉(zhuǎn)等全功能保護(hù)）。

電機(jī)算法庫概要：

四、功能參數(shù)及測試波形

功能參數(shù)：

無感方波控制方案

輸入電壓：DC 5.5-24V

額定功率：<100W

防電源反接電路設(shè)計(jì)

硬件過流，欠過壓，欠過溫，限/過流，堵轉(zhuǎn)等全功能保護(hù)

缺水保護(hù)

測試波形：

五、方案優(yōu)勢

1.低功耗技術(shù)指標(biāo)

（1）1.2μA @3.0V DeepSleep+RTC 模式，RCL 運(yùn)行， IO、SRAM 以及寄存器數(shù)據(jù)保持；

（2）0.9μA @3.0V Stop 模式，所有時(shí)鐘停止，IO、 SRAM 以及寄存器數(shù)據(jù)保持；

（3）50μA/MHz @3.0V @32MHz Active 模式；

（4）3.7μs 快速睡眠喚醒系統(tǒng)。

2.高可靠性，將EMC及ESD性能作為基礎(chǔ)要求融入芯片定義，在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行針對性優(yōu)化，并結(jié)合板級設(shè)計(jì)通過了目前所有電控項(xiàng)目的ESD及EMC測試；

3.高集成度，內(nèi)部集成4路比較器，1路運(yùn)放，硬件加速器，6 路 PMOS+NMOS Driver， 5V/40mA LDO；

4.分層設(shè)計(jì)的軟件架構(gòu)，豐富且成熟的電機(jī)算法庫，降低開發(fā)設(shè)計(jì)難度及技術(shù)門檻。

審核編輯：劉清