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廣芯微MCU UM32MP32小功率水泵方案
發布人:廣芯微 發布時間:2023/12/20

一、前言   

生活中有很多地方需要用到水泵,不同于常規的抽水式水泵,體積更小的微型水泵在很多領域都在使用,幾乎無處不在,它的發展使我們的生活多姿多彩,多種新型水泵的研發與應用,為我們帶來極大的便利,其應用領域包括:電動汽車散熱系統,自動化設備水循環,水制冷等電器,飲水機,衛浴產品,碎紙機,無土栽培,水暖床墊,空調抽水,水族魚缸,足浴盆,水暖床墊,熱水器,電腦水冷,水冷風扇,醫療器械,制藥系統,化工,循環系統,冷卻散熱系統,制冷系統,水冷空調,水冷風扇,移動洗澡機,太陽能噴泉,太陽能循環系統,家庭增壓系統,別墅供水系統,小型灌溉系統,水處理系統,小型供水系統,汽車循環系統,汽車加熱系統,機床,家用電器,廚房電器,衛浴產品,熱水循環系統等。




廣芯微結合自研芯片UM32MP32低功耗、多功能外圍接口與集成預驅、LDO等特點,開發用于小功率水泵產品的電機控制解決方案,并開放源文件及快速的技術服務,確保客戶基于廣芯微方案開發的產品快速實現量產。   

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:   


1.內置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計;
3.內置1路運放可直接進行母線電流采樣;
4.內置4路比較器快速直接獲取反電勢信號及硬件過流保護 ;
5.PWM支持與比較器的聯動,異常情況緊急停機保護機制,有效防止功率元器件損壞;
6.內置3P+3N預驅,減少外圍電路及布板空間;
7.豐富的外設接口(SPI/UART/IIC),支持多傳感器擴展功能;
8.板極ESD設計可靠度可達8KV以上,得益于廣芯微UM32MP32芯片優異的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個左右(除4*MOS及MCU外都是阻容),大大降低設計及生產成本,降低器件失效不良率。

三、軟件方案介紹  


軟件架構:
此方案整個軟件工程分為應用層、System、Common及電機庫。應用層包含系統初始、系統配置、CLI引擎、通用任務、電機控制API、電機任務等。System層包含Startup啟動、中斷服務、時鐘、睡眠與低功耗等。Common層包含消息隊列、軟定時器、延時/串口輸出、實用工具等。電機庫包含PID 環路、換相函數處理、芯片驅動庫等。    



軟件設計框圖:
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,控制電機換相;
     3.PWM發波;
     4.PID速度/功率/電流閉環控制;
     5.故障檢測機制(過流,過壓,欠壓,缺相,堵轉等全功能保護)。



電機算法庫概要:    


四、功能參數及測試波形  


功能參數:


  • 無感方波控制方案
  • 輸入電壓:DC 5.5-24V
  • 額定功率:<100W
  • 防電源反接電路設計
  • 硬件過流,欠過壓,欠過溫,限/過流,堵轉等全功能保護
  • 缺水保護


測試波形:


五、方案優勢  


1.低功耗技術指標
(1)1.2μA @3.0V DeepSleep+RTC 模式,RCL 運行, IO、SRAM 以及寄存器數據保持;
(2)0.9μA @3.0V Stop 模式,所有時鐘停止,IO、 SRAM 以及寄存器數據保持;
(3)50μA/MHz @3.0V @32MHz Active 模式;
(4)3.7μs 快速睡眠喚醒系統。
2.高可靠性,將EMC及ESD性能作為基礎要求融入芯片定義,在設計階段進行針對性優化,并結合板級設計通過了目前所有電控項目的ESD及EMC測試;
3.高集成度,內部集成4路比較器,1路運放,硬件加速器,6 路 PMOS+NMOS Driver, 5V/40mA LDO;

4.分層設計的軟件架構,豐富且成熟的電機算法庫,降低開發設計難度及技術門檻。


關于廣芯微

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