洗衣機(jī)智能驅(qū)動控制芯片方案

///

無刷直流電機(jī)在洗衣機(jī)中的應(yīng)用已經(jīng)較為常見，隨著節(jié)能減排以及碳中和的需要，其市場占比也越來越高。家用洗衣機(jī)主要分兩種：波輪洗衣機(jī)、滾筒洗衣機(jī)。都有著低速大扭矩啟動，調(diào)速范圍寬的特點(diǎn)。特別是滾筒洗衣機(jī)，一般要求轉(zhuǎn)速為300-17000RPM。因此對控制算法要求非常高。洗衣機(jī)電機(jī)控制也有著很多額外的功能要求，例如檢測衣物的重量，衣物是否偏心等。

///

主控芯片作為無刷電機(jī)系統(tǒng)指揮的“大腦”，承擔(dān)著豐富的控制任務(wù)，對芯片提出了多維度的挑戰(zhàn)。尤其是使用頻率較高家電產(chǎn)品，要求具備高可靠性的同時，還必須滿足快速響應(yīng)、精準(zhǔn)控制、低噪音等功能需求。

FORTIOR峰岹芯片擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的電機(jī)控制內(nèi)核ME，專門用于電機(jī)控制，自主設(shè)計的內(nèi)核架構(gòu)，可針對具體的應(yīng)用需求實(shí)現(xiàn)定制化產(chǎn)品方案，公司的芯片產(chǎn)品及方案廣泛應(yīng)用白色家電領(lǐng)域，基于FORTIOR峰岹全新推出的MCU芯片 FU6815L設(shè)計的洗衣機(jī)電機(jī)控制方案，是幫助提高廠商產(chǎn)品競爭力，快速獲得市場占有率的專用芯片方案。///

高集成雙核架構(gòu) 更強(qiáng)算力 控制自如

FU6815 系列是一款集成電機(jī)控制內(nèi)核(ME)和通用內(nèi)核 8051的高性能電機(jī)驅(qū)動專用芯片，ME 集成 了 FOC、MDU、LPF、PID、SVPWM 等諸多硬件模塊，可由硬件自動完成有感/無感 BLDC/PMSM 電機(jī)的 FOC 驅(qū)動/方波驅(qū)動的運(yùn)算和控制; 通用內(nèi)核8051用于參數(shù)配置和日常事務(wù)處理，雙核并行工作 實(shí)現(xiàn)各種高性能電機(jī)控制。芯片內(nèi)部集成高速運(yùn)算放大器、比較器、Pre-driver、高速 ADC、CRC、SPI、I2C、UART、LIN、多種 TIMER 等功能，內(nèi)置高壓 LDO，適用于 BLDC/PMSM 電機(jī)的方波、FOC 驅(qū)動控制；

大量的邏輯處理與數(shù)據(jù)計算是洗衣機(jī)應(yīng)用中，電機(jī)驅(qū)動控制芯片產(chǎn)品方案必須面對的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的通用MCU方案，F(xiàn)OC模塊運(yùn)算需要耗費(fèi)大量的MCU資源，還會與如OOB檢測，稱重等功能搶占MCU資源，對系統(tǒng)穩(wěn)定性造成很大的壓力。FORTIOR峰岹推出的專用MCU芯片F(xiàn)U6815L采用雙核架構(gòu)設(shè)計，電機(jī)驅(qū)動任務(wù)由電機(jī)控制內(nèi)核ME實(shí)現(xiàn)完成，完全不占用MCU資源，通用內(nèi)核8051就可以專注于實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的應(yīng)用層功能，如OOB檢測，稱重，DOOB檢測等功能，雙核驅(qū)動的創(chuàng)新架構(gòu)設(shè)計，使產(chǎn)品獲得更高的可靠性和精準(zhǔn)的控制能力。

FORTIOR峰岹洗衣機(jī)方案

01

低速大扭矩

02

深度弱磁算法

03

OOB、DOOB檢測

04

稱重算法

05

完善的保護(hù)策略

06

豐富的調(diào)試工具

精準(zhǔn)、智能的控制算法

發(fā)揮芯片科技和電機(jī)系統(tǒng)極致性能

低速大扭矩功能：FORTIOR峰岹自主研發(fā)的AO自適應(yīng)觀測器，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)超低速控制，滿足洗衣機(jī)對低速扭矩與大負(fù)載啟動的要求，解決量產(chǎn)中電機(jī)高穩(wěn)定性啟動的問題。

深度弱磁算法： 在洗衣機(jī)的運(yùn)行周期中，電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)的洗滌模式運(yùn)行時間占比較大，為了兼顧低速扭矩與效率，洗衣機(jī)的電機(jī)設(shè)計往往會偏重于低速性能；而運(yùn)行時間占比小的脫水模式，是需要電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的，使用常規(guī)的控制方式無法迅速切換高速運(yùn)行，需要弱磁算法對電機(jī)進(jìn)行擴(kuò)速。FORTIOR峰岹洗衣機(jī)方案設(shè)計了深度弱磁控制算法，可以根據(jù)所需速度，當(dāng)前負(fù)載大小自適應(yīng)調(diào)整D、Q軸電壓電流分配，調(diào)速線性無臺階，同時電壓保護(hù)算法，可以很好解決深度弱磁下母線電機(jī)過沖問題，提高深度弱磁的安全性。

智能感知功能：洗衣機(jī)在脫水時需要檢測衣物的分布不均導(dǎo)致桶質(zhì)量有偏心，如果偏心量很大，那么在脫水高速運(yùn)行時，洗衣機(jī)將會出現(xiàn)振動，移位，嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)生解體。這就需要在進(jìn)行脫水之前，對洗衣桶的偏心程度進(jìn)行檢測，即OOB檢測。FORTIOR峰岹OOB檢測精度最高可以達(dá)20克，較比同類產(chǎn)品的檢測精度提升約50%-60%；此外，還有作為OOB檢測的補(bǔ)充的DOOB檢測功能，是動態(tài)的OOB檢測，也稱對角偏心檢測，主要是為了防止運(yùn)行過程中衣物發(fā)生移動導(dǎo)致偏心量發(fā)生改變。

稱重算法: 為了確定放水量以及脫水時能允許的最高轉(zhuǎn)速，需要對衣服進(jìn)行稱重，行業(yè)要求為500克，F(xiàn)ORTIOR峰岹洗衣機(jī)稱重算法精度可達(dá)200克。

多種保護(hù)功能：

過欠壓保護(hù)、電壓跌落保護(hù): 峰岹擁有弱磁狀態(tài)下電壓保護(hù)的專利算法，能夠有效保護(hù)弱磁中發(fā)生意外導(dǎo)致的母線電壓過沖導(dǎo)致硬件燒毀問題；

IPM溫度保護(hù): 檢測與保護(hù)邏輯，根據(jù)IPM溫度，主動調(diào)整運(yùn)行功率；

電機(jī)溫度檢測與保護(hù): 通過電機(jī)繞組阻值變化推算電機(jī)溫度，精度可達(dá)2℃；

堵轉(zhuǎn)保護(hù): 4種檢測手段，確保電機(jī)堵轉(zhuǎn)時能夠及時保護(hù)；

缺相保護(hù): 能夠在啟動前檢測出具體缺失的相；

FCT功能：檢測十幾個項目，精準(zhǔn)定位故障點(diǎn)，方便生產(chǎn)中排查不良PCBA；

便捷的調(diào)試工具：

提供SPI硬件調(diào)試工具：可將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，實(shí)時性極高

Uart調(diào)試上位機(jī)： 提供洗衣機(jī)調(diào)試使用上位機(jī)

數(shù)據(jù)記錄：提供額外的Uart數(shù)據(jù)發(fā)送，用于調(diào)試期間長期數(shù)據(jù)監(jiān)控