基于CW32F030C8的低壓無刷風機無感控制器

一、產(chǎn)品概述

低壓鼓風機是一種高效、穩(wěn)定的鼓風設備，廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中。它采用了離心風機的原理，通過葉輪的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生氣流。不同于傳統(tǒng)的鼓風機，低壓鼓風機的葉輪是中空的，可以實現(xiàn)氣體的無脈動壓入。葉輪的設計使得空氣在進入和離開時形成一個恰到好處的壓力均衡，從而保證了穩(wěn)定的鼓風效果。

低壓鼓風機在運行過程中能夠保持較低的振動和噪音，經(jīng)過精密設計和嚴格質(zhì)量控制，具備出色的穩(wěn)定性和可靠性。它適用于各種工業(yè)應用場景，可以廣泛用于風機、排液、燃料燃燒等領(lǐng)域，并滿足不同工藝對壓力和流量的需求。

本方案介紹的是一款基于CW32的低壓風機控制器，重點介紹了它的功能、參數(shù)、硬件組成、方案設計、故障定義等等。該控制器適用于各類低壓風機的速度控制，具有高精度、低噪音、高效率等特點。

二、功能特點

低壓風機具有許多功能特點，以下是低壓風機的主要特點：

1.高效穩(wěn)定：低壓風機采用先進的設計理念，具有較高的效率，能夠在較低的能耗下實現(xiàn)高效的通風效果。同時，由于其結(jié)構(gòu)簡單、維護方便，使得其運行穩(wěn)定可靠。

2.低噪音：由于低壓風機設計時考慮到了噪音控制，因此在運行時產(chǎn)生的噪音相對較低。這使得低壓風機非常適合在需要保持安靜環(huán)境的場所使用，如醫(yī)院、實驗室和辦公室等。

3.能耗低：低壓風機的能耗較低，通常只有傳統(tǒng)壓縮機的三分之一甚至更低。這有助于降低能源消耗和運行成本。

4.安裝維護方便：低壓風機安裝方便，可以方便地安裝在墻壁或其他結(jié)構(gòu)上，不需要占用太多空間。同時，低壓風機的維護簡單，使用者可以方便地進行日常維護和保養(yǎng)。

5.應用范圍廣：低壓風機適用于許多領(lǐng)域，如通風、空調(diào)、凈化等。它可以用于輸送空氣和煙氣等氣體，為工業(yè)生產(chǎn)和日常生活提供良好的通風環(huán)境。

總之，低壓風機具有高效穩(wěn)定、低噪音、低能耗、安裝維護方便和應用范圍廣等特點。這些特點使得低壓風機成為一種理想的通風設備，廣泛應用于各種場所和領(lǐng)域。

三、風機驅(qū)動實物圖

四、驅(qū)動器功能描述
驅(qū)動器通過使能控制端啟停電機，通過調(diào)速接口控制風機無級調(diào)速、通過方向控制端口控制電機正反運轉(zhuǎn)。支持寬電壓工作范圍：8-60V，工作電流17A，最大輸出功率500W。具有順風接轉(zhuǎn)功能、過溫保護等功能。

另外，驅(qū)動器還具有故障自恢復功能。在系統(tǒng)發(fā)生3次故障后，需斷電重啟。在電流、電壓、溫度故障發(fā)生時，如果故障消除，5S后自動重啟。

控制端口定義如下:

5V：配合10K電位器使用，5V、VSR和GND，也可以直接配合VSR實現(xiàn)開機全速。

速度控制VSR：通過VSR接口進行調(diào)速輸入。接受調(diào)速電壓0-5V（0.18V啟動），PWM脈沖調(diào)速（頻率10KHZ, 5V, 0%-100%）

GND：控制信號負極，可配合VSR，END使用。

使能控制EN：通過EN接口控制電機的啟動和停止。配合GND，在授受調(diào)速信號時，可控制啟動與停止。連接GND時，停止。斷開GND時，運行。

方向控制DR：通過DR接口控制電機運轉(zhuǎn)方向控制。與GND短接時，反轉(zhuǎn)。

速度輸出FG：通過FG接口輸出速度信號。電機速度脈沖輸出，用于轉(zhuǎn)速計算。當極對數(shù)為P時，每轉(zhuǎn)一圈輸出P個脈沖。電機轉(zhuǎn)速（RPM）=輸出脈沖頻率*60/極對數(shù)。使用時，需要10K上拉電阻至5V。

五、參數(shù)列表
1.電壓范圍：8-60V。

2.電流范圍：最大工作電流不超過17A。

3.工作溫度：-20度~85度，濕度：最大85%

4. 支持的BLDC電機最大轉(zhuǎn)速：1對極7W轉(zhuǎn)。

5. 調(diào)速范圍：0-100%額定轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)。

6. 啟動時間 ：0至最大速<1S.（可根據(jù)需要調(diào)整）

7. 保護功能：過流17A保護、過壓65V保護（可根據(jù)需要調(diào)整）、欠壓8V保護（可根據(jù)需要調(diào)整）、過溫85度保護等、限流45A保護。

六、方案主控芯片
該方案基于CW32F030C8T6主控。

CW32F030C8T6內(nèi)核：ARM? Cortex?-M0+、最高主頻64MHz、工作溫度：-40℃ 至 105℃、工作電壓：1.65V至5.5V、最大64K字節(jié) FLASH，數(shù)據(jù)保持25年@85℃、最大 8K 字節(jié) RAM。

• 支持最多 39路 I/O 接口
• 模數(shù)轉(zhuǎn)換器：12 位精度，±1 LSB，最高 1M SPS 轉(zhuǎn)換速度
• 五通道DMA控制器
• 定時器

16 位高級控制定時器，支持 6 路捕獲 / 比較通道和 3 對互補 PWM 輸出，死區(qū)時間和靈活的同步功能

四組 16 位通用定時器

三組 16 位基本定時器

• 80位唯一ID

七、硬件組成
驅(qū)動器硬件由主控MCU最小系統(tǒng)電路、電源穩(wěn)壓電路、逆變驅(qū)動電路、反電動勢檢測電路、控制接口電路、各種保護電路等組成。

1. 控制器：采用高性能的CW32微控制器，該控制器具有豐富的外設資源和強大的運算能力，能夠滿足復雜的控制需求。

2. 驅(qū)動電路：采用適合FD6288驅(qū)動芯片，支持三相全橋逆變，可驅(qū)動電機高效運轉(zhuǎn)。

3. 反電動勢電路：電機位置檢測電路。

4. 電源電路：為控制器和驅(qū)動電路提供穩(wěn)定的電源，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

5. 保護電路：具備過流保護、過溫保護、過壓保護、欠壓保護等功能，提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

6. 控制接口電路：支持方向、使能、轉(zhuǎn)速等控制接口接入，實現(xiàn)風機的智能控制。

八、方案描述
該方案使用32位單片機CW32F030C8作為主控，使用AD軟件比較過零點方式進行電機換相控制，采用六步方波控制算法。采用順風接轉(zhuǎn)+靜態(tài)脈沖注入的啟動算法，最小輸出10%占空比，支持最高70000轉(zhuǎn)的BLDC風機控制。

九、方案測試

十、故障保護

該方案具有多種故障保護措施：瞬時電路保護、平均電流保護、堵轉(zhuǎn)保護、失步保護、欠壓保護、過壓保護、過溫保護等功能。

在發(fā)生故障時，指示燈閃爍，閃爍頻率表示了故障代碼。不同的故障代碼表示了不同的故障狀態(tài)發(fā)生。

在1-5種故障發(fā)生時，故障一旦消除，5S后自動重啟。超過3次發(fā)生故障，需斷電重啟。

故障代碼定義如下：

1.瞬時電流保護：20A

2.平均電流保護17A

3.過溫保護85度

4.過壓保護65V

5.欠壓保護8V

6.失步保護

7.堵轉(zhuǎn)保護

8.啟動失敗保護

十一、應用場景
低壓風機廣泛應用于各種場景，以下是低壓風機的一些主要應用場景：

1.工業(yè)領(lǐng)域：在工業(yè)生產(chǎn)中，低壓風機被廣泛應用于通風、排氣、除塵等環(huán)節(jié)。例如，在化工、制藥、冶金等行業(yè)中，低壓風機可以用于輸送氣體、煙氣和粉體等物質(zhì)，同時還可以起到冷卻、降塵和凈化空氣的作用。

2.空調(diào)系統(tǒng)：低壓風機是空調(diào)系統(tǒng)中的重要組成部分，用于實現(xiàn)室內(nèi)空氣的循環(huán)和通風。它能夠提供足夠的通風量，保持室內(nèi)空氣新鮮，并幫助調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度。

3.環(huán)保領(lǐng)域：在環(huán)保領(lǐng)域，低壓風機被用于除塵、排煙和污水處理等方面。例如，在煙囪、鍋爐和焚燒爐等設備中，低壓風機可以幫助排出煙氣，減少空氣污染。

4.農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：在農(nóng)業(yè)中，低壓風機可以用于溫室、禽畜養(yǎng)殖場等場所的通風和降溫。它能提供足夠的空氣流通，幫助調(diào)節(jié)溫度和濕度，改善作物的生長環(huán)境。

5.通風工程：在建筑物的通風工程中，低壓風機用于提供空氣流通和換氣。它可以安裝在墻壁或屋頂上，幫助調(diào)節(jié)室內(nèi)外的空氣流動。

6.輸送粉體：在某些工業(yè)生產(chǎn)中，需要將粉體從一個地方輸送到另一個地方。低壓風機可以配合輸送設備，如管道、溜槽等，完成粉體的輸送。

除了以上場景外，低壓風機還應用于其他許多領(lǐng)域，如隧道、地鐵等公共設施的通風和排煙。總之，低壓風機作為一種高效、穩(wěn)定的通風設備，其應用范圍非常廣泛。

審核編輯 黃宇