手持吸塵器PCBA方案【其利天下技術分享】

家務中，吸塵器和掃地機成為每個家庭主婦理想的助手。

傳統(tǒng)吸塵器采用有刷電機，結(jié)構簡單，配件多，但散熱效果差，電機內(nèi)部熱量未能被高速氣流帶走，導致溫升升高，可能引發(fā)漆包線絕緣失效、永磁體不可逆退磁，整個電機性能下降等問題。

近年來，直流無刷電機因其良好的線性調(diào)速特性、高效率和動態(tài)特性大力普及，一直是調(diào)速控制的首選。盡管受到其他電動機如交流變頻電動機、步進電機的挑戰(zhàn)，但直流電動機仍然是調(diào)速控制中的最佳選擇，廣泛應用于生產(chǎn)和生活。為提升性能，一些吸塵器廠家紛紛引進直流無刷電機作為關鍵部件。

手持吸塵器電機要求小巧輕便、高轉(zhuǎn)速、低噪音。為了實現(xiàn)小型輕量化同時滿足更強吸力，通常需要提高轉(zhuǎn)速。直流無刷馬達的最大優(yōu)勢在于其高效能轉(zhuǎn)換比，但前提是必須通過良好的驅(qū)動算法實現(xiàn)對馬達的精確控制。無刷馬達的轉(zhuǎn)換率可高達70%。若驅(qū)動算法控制不善，將導致吸塵器性能下降，這在一些轉(zhuǎn)速很快、但吸塵效果不佳的吸塵器中可能出現(xiàn)。這并非結(jié)構問題，而是由于吸塵器馬達調(diào)試未達標準，導致馬達能效轉(zhuǎn)換較低。因此，優(yōu)秀的無刷馬達驅(qū)動算法對產(chǎn)品性能至關重要。

那么吸塵器的算法到底采用無刷馬達的方波算法還是FOC算法呢？目前，最為出色的算法大多采用FOC算法。

電機控制算法簡介

1）無感方案框圖：

基于華天微KY32MT028的單電阻無感FOC觀測器方案采用成熟的全維SMO+PLL方案，算法響應速度快，實時跟蹤精度高，參數(shù)配置簡單，可直接閉環(huán)啟動：

2）單電阻硬件移相：

為節(jié)約成本及占用更小的PCB布局面積，電機的電流采樣通過單電阻實現(xiàn)，但轉(zhuǎn)子在某些位置會使得單電阻采樣進入非觀測區(qū)，此時，KY32MT028內(nèi)置的硬件飽和移相功能會自動調(diào)整PWM波形進而實現(xiàn)電流采樣重構：

3）弱磁策略：

吸塵器在實際工況中，往往會被部分異物堵住進風口或濾網(wǎng)，此時為保證吸塵器的吸力足夠，通常需要通過弱磁手段提高電機的轉(zhuǎn)速，保證恒功率控制的要求：

4）KY32MT028方案靜止啟動波形：