為了減少家庭能源使用，天花板和其他家用風(fēng)扇正在從大型重型單相交流感應(yīng)電機(jī) （ACIM） 遷移到更小、更輕、更高效的三相無刷直流 （BLDC） 或具有更高功率密度的永磁同步電機(jī) （PMSM）。

優(yōu)化您的風(fēng)扇解決方案

從高壓單相 ACIM 更改為低壓三相 PMSM/BLDC 電機(jī)需要兩級(jí)電源轉(zhuǎn)換電路。首先，反激式整流電路將90?265 VAC輸入功率轉(zhuǎn)換為中間直流電壓。該電壓用于旋轉(zhuǎn) BLDC 或 PMSM 電機(jī)，因此它應(yīng)該處于與預(yù)期電機(jī)匹配的電壓范圍內(nèi)。在我們的吊扇參考設(shè)計(jì)中，中間電壓設(shè)置為 32 伏。

反激式電路保持高功率因數(shù)校正 （PFC） 比也很重要。即使在低風(fēng)扇速度條件下，我們的參考設(shè)計(jì)也能將 PFC 保持在 0.9 或更高。這樣做可以減少供電系統(tǒng)的負(fù)載，并避免在PFC低于該負(fù)載時(shí)可能產(chǎn)生的罰款或額外費(fèi)用。

然后，中間 32 V 通過 MCP10 峰值電流模式 PWM DC/DC 轉(zhuǎn)換器降至 16331 V。這用于為三個(gè) MIC4605 半橋 MOSFET 柵極驅(qū)動(dòng)器高效供電，這些驅(qū)動(dòng)器根據(jù) dsPIC 數(shù)字信號(hào)控制器 （DSC?） PWM 輸出的指示打開和關(guān)閉六個(gè) MOSFET。通過高效的 MIC10 低壓差 （LDO） 穩(wěn)壓器進(jìn)一步將 3 伏電壓降至 3.5205V，為 dsPIC DSC 電機(jī)控制器本身供電。

選擇用于參考設(shè)計(jì)的組件是為了優(yōu)化物料清單 （BOM） 以實(shí)現(xiàn)最少的組件數(shù)量并實(shí)現(xiàn)最低成本。例如，高度集成的dsPIC33CK64MC102 DSC包括兩個(gè)用于電機(jī)相電流放大的運(yùn)算放大器和一個(gè)用于檢測(cè)過流情況的比較器，從而節(jié)省了使用外部電路的空間和成本。代替雙分流或三分流電機(jī)相電流測(cè)量電路，使用單電流實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)一步降低成本和空間。由此產(chǎn)生的緊湊的圓形 10 厘米直徑板適合典型風(fēng)扇電機(jī)的頂部，類似于實(shí)際的最終產(chǎn)品解決方案。BOM 還符合中國(guó) RoHS 50 和歐盟 REACH 標(biāo)準(zhǔn)。

為了獲得最高的能效、最大的電機(jī)扭矩輸出和安靜的運(yùn)行，dsPIC DSC 運(yùn)行具有正弦 PWM 輸出的高級(jí)磁場(chǎng)定向控制 （FOC） 算法。初始位置檢測(cè) （IPD） 軟件算法可確保風(fēng)扇在啟動(dòng)時(shí)正確移動(dòng)方向。當(dāng)風(fēng)扇風(fēng)車或需要改變風(fēng)扇方向時(shí)，飛行啟動(dòng)和制動(dòng)算法可提供平穩(wěn)重啟。

為了支持進(jìn)一步定制，四個(gè)通用輸入/輸出 （GPIO） 引腳被引入電路板邊緣。這些引腳可由軟件配置為通用異步收發(fā)器 （UART） 或串行外設(shè)接口 （SPI） 或用于輸入捕獲功能。這允許用戶創(chuàng)建與各種傳感器或通信協(xié)議（如紅外 （IR）、藍(lán)牙?、Wi-Fi? 或?qū)Ｓ屑彝プ詣?dòng)化協(xié)議）的接口。

此低壓吊扇參考設(shè)計(jì)提供了針對(duì)能效進(jìn)行優(yōu)化的風(fēng)扇解決方案。您可以以 300 RPM 的速度運(yùn)行吊扇，僅消耗 ~17.5W，大約與兩個(gè) LED（相當(dāng)于 60W）燈泡所需的功率大致相同。以此參考設(shè)計(jì)為起點(diǎn)，可以在很短的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建理想的風(fēng)扇解決方案。

審核編輯：郭婷