基于英飞凌XMC1302的无感磁场定向控制吊扇解决方案

艾睿电子技术和方案 2025-01-09 12:01

随着科技的发展,空调日渐普及,但是吊扇依旧受到众多消费者的青睐。英飞凌的永磁同步电机吊扇解决方案由非隔离15V、700mA高压(HV)降压转换器ICE5BR2280BZ和单片集成NPN型电压调节器TLE4284供电,采用IM241系列CIPOS Micro IPM作为驱动。XMC系列的XMC1302微控制器用于永磁同步电机(PMSM)无传感器磁场定向控制(FOC),整套吊扇方案具有高性能和灵活性的特点。此方案还可用于其他各式风扇,如立式、台式、空调室内室外风扇等。

本文作者:英飞凌科技 张娜 吕伟嘉 时立中


关键词:吊扇,电机控制,FOC,XMC1302


1、引言

在空调如此普及的今天,选择更节能环保、舒适温和的吊扇来调节空气温度和环境舒适性仍然是许多人的选择。基于英飞凌XMC1302-T038X0032微控制器的吊扇解决方案,采用了英飞凌旗下先进的功率器件和电机控制技术,针对吊扇使用的PMSM电机进行无位置传感器控制,正弦波驱动使得吊扇旋转时非常安静,该方案可帮助用户加速产品设计。


2、方案介绍

该吊扇解决方案是一种三电阻无传感器FOC的PMSM电机控制吊扇解决方案,系统框图如图1所示。该方案旨在提供一种高效、稳健的吊扇解决方案,使电机平稳快速地启动至最大速度。


图1 基于XMC1302的吊扇解决方案系统框图


方案采用非隔离的15V、700mA高压(HV)降压转换器ICE5BR2280BZ[1]和单片集成NPN型电压调节器TLE4284[2]供电,用于提供15V和5V作为辅助电源输出。采用第五代固定频率功率集成电路CIPOSTM Micro IPM IM241[3]作为驱动。15V供给IM241,5V供给主控芯片XMC1302。英飞凌XMC1302是一款高性能32位ARM芯片,Cortex-M0内核,1.8-5.5V供电,无需晶振和复位电路,适用于电机驱动、汽车电子领域[4]。5V供电相比与3.3V供电,IO口抗干扰能力强,这一点在汽车电子、工业电子领域更有优势。XMC1302内核工作频率为32MHz,外设工作频率为64MHz,内部带增益的ADC可进行电流检测和保护,CCU8输出6路PWM波至功率模块芯片IM241。算法采用无传感器FOC控制,三电阻采样,以提供速度和角度的准确估计,同时减少部件数量。


该方案采用载波频率16KHz,支持速度、电流闭环控制,弱磁控制模式。非静止启动功能使吊扇即使在最初因外力而反向转动时也能正常旋转。方案还集成了多种保护,如硬件和软件过流保护、过压和欠压保护,以及缺相和堵转检测。发生故障后,一旦故障被清除,系统将尝试重新启动并恢复到上一个速度状态。算法响应速度快,参数配置简单,可直接闭环启动。图2为该方案的连接图。图3为正常运行的相电流波形图。图4为逆风启动的相电流波形。


图2 基于XMC1302的吊扇解决方案


图3 相电流波形图


图4 逆风启动相电流波形图



3、主控芯片XMC1302用于电机控制的外设

FOC控制框图如图5所示,其中包括:①坐标变换,包括Clarke/Park变换和Clare/Park逆变换②位置和速度估计算法③PI控制,包括两个电流(d/q轴电流)PI环路和一个速度PI环路④SVPWM模块。


图5  FOC控制框图


从图5中我们可以看到,无感FOC控制要用到Clarke变换,Park变换、Clarke/Park逆变换、位置估算等算法。XMC1302是英飞凌专门为电机控制而设计的MCU,集成了专门针对电机应用优化的外设集,支持中低端电机常见的各种控制方式,它具有适合无感FOC控制的相关外设和亮点:


3.1 MATH协处理器


XMC1302中集成一个MATH协处理器,它完全独立于CPU,工作在PCLK(64MHz)时钟下。MATH协处理包含了一个32位的DIVIDER和一个24位的CORDIC。DIVIDER单元实现32bit有符号/无符号除法。CORDIC单元实现24bit三角函数运算。DIVIDER和CORDIC单元可并行工作,该模块减轻了CPU的负荷,对于实现无感FOC控制算法提供了良好的支持。


图6  MATH协处理器


3.2 带有片上可调增益的12位VADC


XMC1302的多功能模/数转换器 (VAD),包含一个按逐次逼近原理 (SAR) 工作的独立内核。其分辨率是从8位到12位可编程的。ADC每个通道的采样单元内置模拟放大,增益可调,可选1,3,6,12倍放大,可以省掉外部运放。XMC1302的ADC具有双采样保持单元,双通道可以同时采样。具体到实际应用中,就是两路电流可以同步采样,这对提高控制实时性能是极有好处的。ADC具有limit checking功能,当ADC转换结果落到指定区间内就会自动触发中断请求,而这个指定区间的门限是可以自由设定的。这就省掉了软件处理ADC转换结果并比较,提高了处理速度。


3.3 可输出PWM进行三相逆变器控制的CCU8单元


XMC1302的Capture/Compare Unit8由4个16位的定时器组成,每个16位的定时器都有定时、比较和捕捉的功能,这4个通道是完全独立的,有各自的分频器,可以独立工作。每个通道可以产生2对互补PWM,并可插入死区时间以防止开关短路,每对PWM波形的上升沿死区时间和下降沿死区时间可以分别产生。还可输出非对称的互补PWM。定时器的运行可以由软件触发,或用内部信号触发,或由外部引脚触发。定时器的中断也可以触发ADC等其它外设。这些特性使它的应用非常灵活,能满足各种需求,尤其是电机控制的需求。


3.4 模拟比较器ACMP


XMC1302内置三个高速模拟比较器(ACMP),用于比较两个模拟输入电压。ACMP的输出反应非常快,延迟时间在25ns。它的输入电压偏差也非常小,只有3mv左右。这些特性都使它非常适合数字电源和电机控制的应用,模拟比较器的内部滤波器可以进行2n-10ns的滤波。最终比较器的输出可以输出到CPU的NVIC产生中断,也可以输出到CCU8,当作它们的外部触发事件。


随着人们的需求不断变化,吊扇的功能也呈现多样化,比如带LED彩灯控制的吊扇,XMC1302内部的BCCU可实现指数调光,并能够避免低频闪烁,使光线更加柔和自然。在此解决方案基础上可以进一步扩展,增加LED灯控功能。


4、结语

基于XMC1302的无感磁场定向控制(FOC)吊扇解决方案,专门针对吊扇、风机类应用的评估和开发而设计。XMC1302能较好实现无位置传感器控制算法,芯片有TSSOP38和QFN24封装,非常适合吊扇电路板的空间设计。该方案可为相关应用的用户提供初步的硬件测试平台和参考代码,同时英飞凌提供详细的设计文档,旨在缩短用户的学习、设计周期,加快开发进程。


参考文献

  1. Infineon. Datasheet of Fixed-frequency 800V/950V CoolSET™, 2022-07-19.

  2. Infineon. Datasheet of TLE4284 , 2007-03-20.

  3. Infineon. Datasheet of CIPOS™ Micro IPM 600V, 2A, 2022-06-26.

  4. Infineon. Datasheet of XMC1300 AB-Step, 2017-10.


点击此处,了解更多产品详情。

想寻找更多应用或产品信息

想联系我们购买产品

欢迎扫描二维码并填写表单,

我们将后续跟进。



你的“在看”,就是我们的动力

艾睿电子技术和方案 艾睿为数十万家领先的技术制造商和服务商驱动创新,致力于发展可帮助提升商业价值及改善生活的科技解决方案
评论 (0)
  •  探针台的维护直接影响其测试精度与使用寿命,需结合日常清洁、环境控制、定期校准等多维度操作,具体方法如下:一、日常清洁与保养1.‌表面清洁‌l 使用无尘布或软布擦拭探针台表面,避免残留清洁剂或硬物划伤精密部件。l 探针头清洁需用非腐蚀性溶剂(如异丙醇)擦拭,检查是否弯曲或损坏。2.‌光部件维护‌l 镜头、观察窗等光学部件用镜头纸蘸取wu水jiu精从中心向外轻擦,操作时远离火源并保持通风。3.‌内部防尘‌l 使用后及时吹扫灰尘,防止污染物进入机械滑
    锦正茂科技 2025-04-28 11:45 54浏览
  • 一、智能家居的痛点与创新机遇随着城市化进程加速,现代家庭正面临两大核心挑战:情感陪伴缺失:超60%的双职工家庭存在“亲子陪伴真空期”,儿童独自居家场景增加;操作复杂度攀升:智能设备功能迭代导致用户学习成本陡增,超40%用户因操作困难放弃高阶功能。而WTR096-16S录音语音芯片方案,通过“语音交互+智能录音”双核驱动,不仅解决设备易用性问题,更构建起家庭成员间的全天候情感纽带。二、WTR096-16S方案的核心技术突破1. 高保真语音交互系统动态情绪语音库:支持8种语气模板(温柔提醒/紧急告警
    广州唯创电子 2025-04-28 09:24 119浏览
  •   北京华盛恒辉电磁环境适应性测试系统是针对复杂电磁环境进行仿真、测试与评估的关键设备,以下从系统功能、技术架构、应用场景、核心优势、发展趋势五个维度展开全面解析:   应用案例   目前,已有多个电磁环境适应性测试系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润电磁环境适应性测试系统。这些成功案例为电磁环境适应性测试系统的推广和应用提供了有力支持。   一、系统功能   复杂电磁环境构建   全生命周期测试能力   实时监测与反馈   二、技术架构   模块化设
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-26 17:21 197浏览
  • 在电子电路设计和调试中,晶振为电路提供稳定的时钟信号。我们可能会遇到晶振有电压,但不起振,从而导致整个电路无法正常工作的情况。今天凯擎小妹聊一下可能的原因和解决方案。1. 误区解析在硬件调试中,许多工程师在测量晶振时发现两端都有电压,例如1.6V,但没有明显的压差,第一反应可能是怀疑短路。晶振电路本质上是一个交流振荡电路。当晶振未起振时,两端会静止在一个中间电位,通常接近电源电压的一半。万用表测得的是稳定的直流电压,因此没有压差。这种情况一般是:晶振没起振,并不是短路。2. 如何判断真
    koan-xtal 2025-04-28 05:09 115浏览
  • 探针台作为高精度测试设备,在光电行业的关键器件研发、性能测试及量产质量控制中发挥核心作用,主要涵盖以下应用场景与技术特性:一、光电元件性能测试1.‌光电器件基础参数测量‌l 用于LED、光电探测器、激光器等元件的电流-电压(I-V)特性、光功率、响应速度等参数测试,支撑光通信、显示技术的器件选型与性能优化。l 支持高频信号测试(如40GHz以上射频参数),满足高速光调制器、光子集成电路(PIC)的带宽与信号完整性验证需求。2.‌光响应特性分析‌l 通过电光转换效率测
    锦正茂科技 2025-04-27 13:19 115浏览
  • 探针台作为半导体制造与测试的核心设备,通过精密定位与多环境适配能力,支撑芯片研发、生产及验证全流程。以下是其关键应用领域与技术特性:一、核心功能支撑1.‌电性能测试与分析‌l 在晶圆切割前,探针台直接接触芯片电极,测量阈值电压、漏电流、跨导等200余项参数,用于评估良品率及优化工艺设计。l 支持单晶体管I-V曲线测量,定位栅极氧化层厚度偏差(精度达0.2nm),为器件性能分析提供数据基础。2.‌纳米级定位与测量‌l 定位精度达±0.1μm,满足5nm及以下制程芯片的
    锦正茂科技 2025-04-27 13:09 148浏览
  • 2025年全球人形机器人产业迎来爆发式增长,政策与资本双重推力下,谷歌旗下波士顿动力、比亚迪等跨国企业与本土龙头争相入局,产业基金与风险投资持续加码。仅2025年上半年,中国机器人领域就完成42笔战略融资,累计金额突破45亿元,沪深两市机器人指数年内涨幅达68%,印证了资本市场对智能终端革命的强烈预期。值得关注的是,国家发展改革委联合工信部发布《人形机器人创新发展行动计划》,明确将仿生感知系统、AI决策中枢等十大核心技术纳入"十四五"国家重大专项,并设立500亿元产业引导基金。技术突破方面,本土
    电子资讯报 2025-04-27 17:08 226浏览
  •   无人机部件仿真与模型验证平台系统解析   北京华盛恒辉无人机部件仿真与模型验证平台系统是无人机研发的核心工具,通过多元功能、创新架构和广泛应用,推动无人机技术发展。以下从核心功能、技术架构、应用场景、优势及发展趋势展开解析。   应用案例   目前,已有多个无人机部件仿真与模型验证平台在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润无人机部件仿真与模型验证平台。这些成功案例为无人机部件仿真与模型验证平台的推广和应用提供了有力支持。   一、核心功能   三维建模与可视化
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-26 16:39 251浏览
  • 速卖通,作为阿里巴巴集团旗下的跨境电商平台,于2010年横空出世,彼时正值全球电商市场蓬勃发展,互联网的普及让跨境购物的需求日益增长,速卖通顺势而为,迅速吸引了全球目光。它以“让天下没有难做的生意”为使命,致力于打破国界限制,搭建起中国商家与全球消费者之间的桥梁。在其发展的黄金时期,速卖通取得的成绩令人瞩目。在欧洲市场,速卖通一度成为第一大电商平台。根据第三方机构《欧洲跨境商务》的评选,速卖通凭借出色的服务和消费者口碑,在“欧洲十大跨境电商平台”中脱颖而出,力压来自美国的亚马逊和eBay等电商巨
    用户1742991715177 2025-04-26 20:23 181浏览
  • 4月22日下午,备受瞩目的飞凌嵌入式「2025嵌入式及边缘AI技术论坛」在深圳深铁皇冠假日酒店盛大举行,此次活动邀请到了200余位嵌入式技术领域的技术专家、企业代表和工程师用户,共享嵌入式及边缘AI技术的盛宴!1、精彩纷呈的展区产品及方案展区是本场活动的第一场重头戏,从硬件产品到软件系统,从企业级应用到高校教学应用,都吸引了现场来宾的驻足观看和交流讨论。全产品矩阵展区展示了飞凌嵌入式丰富的产品线,从嵌入式板卡到工控机,从进口芯片平台到全国产平台,无不体现出飞凌嵌入式在嵌入式主控设备研发设计方面的
    飞凌嵌入式 2025-04-28 14:43 73浏览
  • 在CAN总线分析软件领域,当CANoe不再是唯一选择时,虹科PCAN-Explorer 6软件成为了一个有竞争力的解决方案。在现代工业控制和汽车领域,CAN总线分析软件的重要性不言而喻。随着技术的进步和市场需求的多样化,单一的解决方案已无法满足所有用户的需求。正是在这样的背景下,虹科PCAN-Explorer 6软件以其独特的模块化设计和灵活的功能扩展,为CAN总线分析领域带来了新的选择和可能性。本文将深入探讨虹科PCAN-Explorer 6软件如何以其创新的模块化插件策略,提供定制化的功能选
    虹科汽车智能互联 2025-04-28 16:00 53浏览
  •  集成电路封装测试是确保芯片性能与可靠性的核心环节,主要包括‌晶圆级测试(CP测试)‌和‌封装后测试(FT测试)‌两大阶段,流程如下:一、晶圆级测试(CP测试)1.‌测试目的‌:在晶圆切割前筛选出功能缺陷或性能不达标的晶粒(Die),避免后续封装环节的资源浪费,显著降低制造成本。2.‌核心设备与操作‌l ‌探针台(Prober)‌:通过高精度移动平台将探针与晶粒的Pad jing准接触,实现电气连接。l ‌ATE测试机‌:提供测试电源、信号输入及功能向量,接收晶粒反
    锦正茂科技 2025-04-27 13:37 177浏览
  • 晶振在使用过程中可能会受到污染,导致性能下降。可是污染物是怎么进入晶振内部的?如何检测晶振内部污染物?我可不可以使用超声波清洗?今天KOAN凯擎小妹将逐一解答。1. 污染物来源a. 制造过程:生产环境不洁净或封装密封不严,可能导致灰尘和杂质进入晶振。b. 使用环境:高湿度、温度变化、化学物质和机械应力可能导致污染物渗入。c. 储存不当:不良的储存环境和不合适的包装材料可能引发化学物质迁移。建议储存湿度维持相对湿度在30%至75%的范围内,有助于避免湿度对晶振的不利影响。避免雨淋或阳光直射。d.
    koan-xtal 2025-04-28 06:11 95浏览
  •     今天,纯电动汽车大跃进牵引着对汽车电气低压的需求,新需求是48V。车要更轻,料要堆满。车身电子系统(电子座舱)从分布改成集中(域控),电气上就是要把“比12V系统更多的能量,送到比12V系统数量更少的ECU去”,所以,电源必须提高电压,缩小线径。另一方面,用比传统12V,24V更高的电压,有利于让电感类元件(螺线管,电机)用更细的铜线,缩小体积去替代传统机械,扩大整车电气化的边界。在电缆、认证行业60V标准之下,48V是一个合理的电压。有关汽车电气低压,另见协议标准第
    电子知识打边炉 2025-04-27 16:24 187浏览
  • 贞光科技代理品牌紫光国芯的车规级LPDDR4内存正成为智能驾驶舱的核心选择。在汽车电子国产化浪潮中,其产品以宽温域稳定工作能力、优异电磁兼容性和超长使用寿命赢得市场认可。紫光国芯不仅确保供应链安全可控,还提供专业本地技术支持。面向未来,紫光国芯正研发LPDDR5车规级产品,将以更高带宽、更低功耗支持汽车智能化发展。随着智能网联汽车的迅猛发展,智能驾驶舱作为人机交互的核心载体,对处理器和存储器的性能与可靠性提出了更高要求。在汽车电子国产化浪潮中,贞光科技代理品牌紫光国芯的车规级LPDDR4内存凭借
    贞光科技 2025-04-28 16:52 58浏览
我要评论
0
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦