来源 灵动微电MMCU2019灵动微电子MM32 MCU智能之“芯”咖啡沙龙展示方案（一）——基于MM32SPIN360C的手持式吸尘器
1. 简介
在生活水平高度现代化的今天，吸尘器已经成了清洁家庭的智慧家庭必备小家电。吸尘器是利用电机高速运转，形成空气负压，使尘箱内局部真空，从而吸附尘屑这一运作原理完成清扫的一种现代清洁工具。主要由起尘、吸尘、滤尘三部分组成。本文简单介绍基于MM32SPIN360C的无传感方波驱动技术于“手持式吸尘器”的应用实例。
方案特色：
- ARM Cortex-M0高性能电机驱动专用芯片
- 主频高达96MHz
- 内建32位除法器
- 内建45V三相Gate Driver
- 内建LDO、DC/DC Regulator,工作电压范围DC8V～36V
- 内建多组比较器和运放
- 120/150度无传感方波驱动
- 电机转速可达100 000rpm (2极电机)
- 速度命令输入可为模拟电压或PWM信号
- FG输出
- 定转速或恒功率运转
- 支持多种数据通信接口：UART \ IIC \ SPI
- 完整的保护机制: 过流保护、过压保护、欠压保护、过温保护、堵转保护、进风口堵塞保护
图1. 常见的25.2V/380W手持式吸尘器电机2. 无传感方波驱动技术原理
在此介绍无传感方波驱动的技术原理与实现方法。
带传感器(霍尔组件)的方波驱动电机方案，MCU可藉由霍尔信号的变化取得转子的位置以正确换相。当无霍尔组件时，该如何取得转子的位置呢? 观察下图之带霍尔组件的方波驱动波形，换相点皆位于霍尔状态改变之际，如蓝色虚线所示，同时亦可发现，在霍尔状态维持不变的期间，必有一相“未被驱动”而惯性地转动并呈现发电机状态，如红色指标所示。这段“未被驱动”的期间极为有用，我们将利用它的电压变化来取代霍尔组件的功能。
图2. 相电压与霍尔信号的对应关系过零点侦测取代霍尔信号
本节要教大家如何利用这段“未被驱动”的惯性转动区的电压变化来取代霍尔组件的功能。请参考下图，首先我们定义"Zero-crossing Point(过零点)"，如红点所示。“过零点”这个名称的由来是：该点位于某相“未被驱动”期间的正中央，相电流在它之前30度(换相前)与它之后30度(换相后)的流向是相反的。因此，若能侦测到该点的位置，则再延迟30度便是下一个换相点，这样就可以取代了霍尔组件的功能。
如图3，过零点所在位置的相电压(PWM信号为High时)，约略是DC_bus的1/2,我们可以使用MCU的ADC采样功能来执行这项侦测工作，下一节将说明具体的实现方法。注意：下图ㄇ字型黑框的凹陷或凸起的相电压变化，是因为换相瞬间的电流变化作用于电机的绕组所造成的(V=L*di/dt)，必须避开后才可进行过零点侦测。
图3. 过零点侦测取代霍尔信号过零点侦测之实现方式
使用MCU的ADC来侦测过零点之前，必须先对相电压做分压，再经过低通滤波以获得位准低于5V的直流电压。而判断过零点的阈值，则设置为该直流电压幅值的1/2。随着电机转速与负载的不同，该直流电压的幅值是会改变的。因此，过零点的阈值也随之在调整，这可由MCU实时采样并计算而得，示意图如下：
图4. 过零点侦测之实现方式3. 硬件设计
MM32SPIN360C内建的LDO、DC/DC Regulator、三相Gate Driver以及比较器和运放，简化了电机驱动板的设计。手持式吸尘器电机驱动开发板的参考原理图如下：
图5. 基于MM32SPIN360C的手持式吸尘器电机驱动板原理图4. 电压/电流波形
本应用案例采用150度方波驱动，在300W恒功率运转下的相电压波形和相电流波形如下：
图6. 300W恒功率运转下的相电压波形和相电流波形堵住进风口时的转速可达93200rpm，也满足了手持式吸尘器的要求。相电压波形如下：
图7. 进风口堵塞时的相电压波形5. 结论
MM32SPIN360C是灵动微电子推出的高性能电机驱动专用芯片，能满足各种方波/弦波算法的需求。其内建的LDO、DC/DC Regulator、三相Gate Driver以及比较器和运放，更大大地简化了电机驱动板的设计，减少了整套方案BOM成本，给客户提供超具竞争力的方案。最新的产品信息，请接洽灵动微电子的市场部人员。
2019灵动微电子智能之“芯”咖啡沙龙活动介绍
灵动微电子将于2019年2月26日至3月1日下午于杭州、北京、成都、广州举办“2019灵动微电子智能之‘芯’咖啡沙龙”活动，将给大家带来灵动MM32 MCU产品与市场情况；“MM32 Inside”热门方案与成功案例；灵动MM32 MCU产品生态体系及开发环境等MM32 MCU相关技术知识讲解。现场同步实物演示智能指纹门锁、电竞键盘、机器人、电动牙刷等当今市场最热门的应用方案，灵动将在现场与您深度交流，让您及时掌握更新、更全面的MM32 MCU市场信息及产品技术知识。
活动议程
13：00 — 13：30 嘉宾签到
13：30 — 14：30 灵动MM32 MCU产品与市场情况介绍
14：30 — 15：30 “MM32 Inside”热门方案与成功案例介绍
15：30 — 15：40 休息
15：40 — 17：10 灵动MM32 MCU产品生态体系及开发环境介绍
17：10 — 18：00 问题讨论及问卷调查
活动时间、地点
2月26日 13：00—18：00
杭州 Underline咖啡厅（杭州市西湖区文三路90号东部软件园科技广场一楼）
2月27日 13：00—18：00
北京 拓荒族咖啡厅（北京市海淀区中关村创业大街72号）
2月28日 13：00—18：00
成都 光谷创业咖啡厅（成都市成华区二环路东二段508一楼）
3月1日 13：00—18：00
广州 G+咖啡厅（广州市海珠区新港东路996号，保利世贸G座裙楼）
扫一扫报名参会
主办方简介
灵动微电子是国内专注于MCU产品与MCU应用方案的领先供应商，是中国工业及信息化部和上海市信息化办公室认定的集成电路设计企业，同时也是上海市认定的高新技术企业。自2011年3月成立至今，灵动微电子已经成功完成数百余MCU产品的设计及推广，灵动微电子目前已批量供货的基于ARM Cortex-M0及Cortex-M3 内核的MCU产品包括：针对通用高性能市场的MM32F系列，针对超低功耗及安全应用的MM32L系列，具有多种无线连接功能的MM32W系列，电机驱动及控制专用的MM32SPIN系列，以及OTP型的MM32P系列等，以满足客户及市场多领域、多层次的丰富应用场景需求。
联系我们
Email: sales＠mindmotion.com.cn
QQ技术交流群：294016370
微信公众号：灵动微电MMCU
Web：www.mm32mcu.com
来源 灵动微电MMCU2019灵动微电子MM32 MCU智能之“芯”咖啡沙龙展示方案（一）——基于MM32SPIN360C的手持式吸尘器
1. 简介
在生活水平高度现代化的今天，吸尘器已经成了清洁家庭的智慧家庭必备小家电。吸尘器是利用电机高速运转，形成空气负压，使尘箱内局部真空，从而吸附尘屑这一运作原理完成清扫的一种现代清洁工具。主要由起尘、吸尘、滤尘三部分组成。本文简单介绍基于MM32SPIN360C的无传感方波驱动技术于“手持式吸尘器”的应用实例。
方案特色：
- ARM Cortex-M0高性能电机驱动专用芯片
- 主频高达96MHz
- 内建32位除法器
- 内建45V三相Gate Driver
- 内建LDO、DC/DC Regulator,工作电压范围DC8V～36V
- 内建多组比较器和运放
- 120/150度无传感方波驱动
- 电机转速可达100 000rpm (2极电机)
- 速度命令输入可为模拟电压或PWM信号
- FG输出
- 定转速或恒功率运转
- 支持多种数据通信接口：UART \ IIC \ SPI
- 完整的保护机制: 过流保护、过压保护、欠压保护、过温保护、堵转保护、进风口堵塞保护
图1. 常见的25.2V/380W手持式吸尘器电机2. 无传感方波驱动技术原理
在此介绍无传感方波驱动的技术原理与实现方法。
带传感器(霍尔组件)的方波驱动电机方案，MCU可藉由霍尔信号的变化取得转子的位置以正确换相。当无霍尔组件时，该如何取得转子的位置呢? 观察下图之带霍尔组件的方波驱动波形，换相点皆位于霍尔状态改变之际，如蓝色虚线所示，同时亦可发现，在霍尔状态维持不变的期间，必有一相“未被驱动”而惯性地转动并呈现发电机状态，如红色指标所示。这段“未被驱动”的期间极为有用，我们将利用它的电压变化来取代霍尔组件的功能。
图2. 相电压与霍尔信号的对应关系过零点侦测取代霍尔信号
本节要教大家如何利用这段“未被驱动”的惯性转动区的电压变化来取代霍尔组件的功能。请参考下图，首先我们定义"Zero-crossing Point(过零点)"，如红点所示。“过零点”这个名称的由来是：该点位于某相“未被驱动”期间的正中央，相电流在它之前30度(换相前)与它之后30度(换相后)的流向是相反的。因此，若能侦测到该点的位置，则再延迟30度便是下一个换相点，这样就可以取代了霍尔组件的功能。
如图3，过零点所在位置的相电压(PWM信号为High时)，约略是DC_bus的1/2,我们可以使用MCU的ADC采样功能来执行这项侦测工作，下一节将说明具体的实现方法。注意：下图ㄇ字型黑框的凹陷或凸起的相电压变化，是因为换相瞬间的电流变化作用于电机的绕组所造成的(V=L*di/dt)，必须避开后才可进行过零点侦测。
图3. 过零点侦测取代霍尔信号过零点侦测之实现方式
使用MCU的ADC来侦测过零点之前，必须先对相电压做分压，再经过低通滤波以获得位准低于5V的直流电压。而判断过零点的阈值，则设置为该直流电压幅值的1/2。随着电机转速与负载的不同，该直流电压的幅值是会改变的。因此，过零点的阈值也随之在调整，这可由MCU实时采样并计算而得，示意图如下：
图4. 过零点侦测之实现方式3. 硬件设计
MM32SPIN360C内建的LDO、DC/DC Regulator、三相Gate Driver以及比较器和运放，简化了电机驱动板的设计。手持式吸尘器电机驱动开发板的参考原理图如下：
图5. 基于MM32SPIN360C的手持式吸尘器电机驱动板原理图4. 电压/电流波形
本应用案例采用150度方波驱动，在300W恒功率运转下的相电压波形和相电流波形如下：
图6. 300W恒功率运转下的相电压波形和相电流波形堵住进风口时的转速可达93200rpm，也满足了手持式吸尘器的要求。相电压波形如下：
图7. 进风口堵塞时的相电压波形5. 结论
MM32SPIN360C是灵动微电子推出的高性能电机驱动专用芯片，能满足各种方波/弦波算法的需求。其内建的LDO、DC/DC Regulator、三相Gate Driver以及比较器和运放，更大大地简化了电机驱动板的设计，减少了整套方案BOM成本，给客户提供超具竞争力的方案。最新的产品信息，请接洽灵动微电子的市场部人员。
2019灵动微电子智能之“芯”咖啡沙龙活动介绍
灵动微电子将于2019年2月26日至3月1日下午于杭州、北京、成都、广州举办“2019灵动微电子智能之‘芯’咖啡沙龙”活动，将给大家带来灵动MM32 MCU产品与市场情况；“MM32 Inside”热门方案与成功案例；灵动MM32 MCU产品生态体系及开发环境等MM32 MCU相关技术知识讲解。现场同步实物演示智能指纹门锁、电竞键盘、机器人、电动牙刷等当今市场最热门的应用方案，灵动将在现场与您深度交流，让您及时掌握更新、更全面的MM32 MCU市场信息及产品技术知识。
活动议程
13：00 — 13：30 嘉宾签到
13：30 — 14：30 灵动MM32 MCU产品与市场情况介绍
14：30 — 15：30 “MM32 Inside”热门方案与成功案例介绍
15：30 — 15：40 休息
15：40 — 17：10 灵动MM32 MCU产品生态体系及开发环境介绍
17：10 — 18：00 问题讨论及问卷调查
活动时间、地点
2月26日 13：00—18：00
杭州 Underline咖啡厅（杭州市西湖区文三路90号东部软件园科技广场一楼）
2月27日 13：00—18：00
北京 拓荒族咖啡厅（北京市海淀区中关村创业大街72号）
2月28日 13：00—18：00
成都 光谷创业咖啡厅（成都市成华区二环路东二段508一楼）
3月1日 13：00—18：00
广州 G+咖啡厅（广州市海珠区新港东路996号，保利世贸G座裙楼）
扫一扫报名参会
主办方简介
灵动微电子是国内专注于MCU产品与MCU应用方案的领先供应商，是中国工业及信息化部和上海市信息化办公室认定的集成电路设计企业，同时也是上海市认定的高新技术企业。自2011年3月成立至今，灵动微电子已经成功完成数百余MCU产品的设计及推广，灵动微电子目前已批量供货的基于ARM Cortex-M0及Cortex-M3 内核的MCU产品包括：针对通用高性能市场的MM32F系列，针对超低功耗及安全应用的MM32L系列，具有多种无线连接功能的MM32W系列，电机驱动及控制专用的MM32SPIN系列，以及OTP型的MM32P系列等，以满足客户及市场多领域、多层次的丰富应用场景需求。
联系我们
Email: sales＠mindmotion.com.cn
QQ技术交流群：294016370
微信公众号：灵动微电MMCU
Web：www.mm32mcu.com
图1. 常见的25.2V/380W手持式吸尘器电机
图2. 相电压与霍尔信号的对应关系
图3. 过零点侦测取代霍尔信号
图4. 过零点侦测之实现方式
图5. 基于MM32SPIN360C的手持式吸尘器电机驱动板原理图
图6. 300W恒功率运转下的相电压波形和相电流波形
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