手把手教你制作高速吹風(fēng)機(jī)

前言：高速吹風(fēng)機(jī)量?jī)r(jià)齊升 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局初顯

吹風(fēng)機(jī)是居家生活必備物品，然而傳統(tǒng)型吹風(fēng)機(jī)所帶來(lái)的體驗(yàn)并不佳，高頻使用的女性群體對(duì)此更是深有感觸。究其原因主要有：轉(zhuǎn)速低，通常在每分鐘2萬(wàn)轉(zhuǎn)左右，導(dǎo)致干發(fā)速度慢；高溫干發(fā)，容易損傷頭發(fā)；噪聲大且體積笨重等等。因此，能改善這些問(wèn)題的高速吹風(fēng)機(jī)一經(jīng)推出便迅速風(fēng)靡市場(chǎng)、發(fā)展迅猛，品牌數(shù)量與產(chǎn)品型號(hào)均呈加速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年僅有6個(gè)品牌生產(chǎn)高速吹風(fēng)機(jī)，共16款機(jī)型；而截至23年6月，已有84個(gè)品牌推出了總共139款不同型號(hào)的高速吹風(fēng)機(jī)。與此同時(shí)，高速吹風(fēng)機(jī)競(jìng)爭(zhēng)格局初顯：高速電吹風(fēng)開創(chuàng)者——英國(guó)品牌戴森主打高端市場(chǎng)；本土品牌徠芬則低價(jià)切入市場(chǎng)，主打中低端市場(chǎng)，并以其高性價(jià)比的產(chǎn)品占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)線上銷量榜首。徠芬產(chǎn)品低價(jià)的關(guān)鍵在于其通過(guò)自研電機(jī)大幅降低了生產(chǎn)成本；而電機(jī)的背后則離不開一套高可靠、高性價(jià)比的MCU方案。

作為高速吹風(fēng)機(jī)市場(chǎng)背后的核“芯”玩家，國(guó)產(chǎn)品牌BPS（晶豐明源）及旗下的Linko（凌鷗創(chuàng)芯）一直致力于持續(xù)迭代和優(yōu)化IC產(chǎn)品。Excelpoint世健旗下子公司Synergy世輝是BPS和Linko的授權(quán)代理商，可以為客戶提供完整的解決方案與技術(shù)支持。接下來(lái)，Synergy世輝的FAE將基于凌鷗的MCU方案，手把手教您制作一個(gè)高速吹風(fēng)機(jī)。

方案介紹

本次使用的方案為:

凌鷗MCU-LKS32MC037LM6S8B + IPM-LKS1D5003D +電源BP85226DF

整體方案特點(diǎn)

• 成熟的控制算法，啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)兼容性強(qiáng)，電機(jī)噪音低，無(wú)金屬異響，控制穩(wěn)定。
• 紋波補(bǔ)償算法，減小母線電解電容，降低高壓電容成本，極致性價(jià)比。
• 雙電阻采樣，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音小，F(xiàn)OC快速剎。
• 功率部分采用LKS1D500xD單相IPM-ESOP13封裝，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，散熱好，性價(jià)比高。
• 安全保護(hù)機(jī)制：過(guò)壓、過(guò)溫、堵風(fēng)口停機(jī)保護(hù)。
• 輔助電源BP85226DF，集成VCC電容、續(xù)流二極管反饋二極管，支持快速開關(guān)機(jī)。

MCU原理圖

圖1：MCU主控是電機(jī)的心臟，高速M(fèi)0內(nèi)核

（一）MCU主控優(yōu)勢(shì)

• 電機(jī)控制專用MCU，內(nèi)置運(yùn)放、比較器、DAC、MCPWM等，外圍簡(jiǎn)潔。
• 工作溫度滿足105度工業(yè)級(jí)要求，滿足風(fēng)筒應(yīng)用的特別需求。
• 工作電流小，037L/038L 內(nèi)置5V LDO可以直接給仿真器燒錄供電。
• 進(jìn)一步減少外圍器件，縮小PCB尺寸。
• 可滿足兩對(duì)極電機(jī)高達(dá)每分鐘22萬(wàn)電轉(zhuǎn)速的算力需求。
• 儀表級(jí)全差分可編程增益放大器OPA。
• 不需要電壓偏置，可處理正負(fù)電流信號(hào)。
• 高精度0.5%電壓基準(zhǔn)源。
• 內(nèi)置比較器，負(fù)端電壓基準(zhǔn)可選。
• 內(nèi)置DAC，可作為過(guò)壓過(guò)流比較參考。

圖2：電源供電部分: BP85226DF外圍電路

圖3：競(jìng)品電源 外圍復(fù)雜

極簡(jiǎn)外圍的IPM供電電路，可用在多種場(chǎng)合功率器件的輔助供電，布線簡(jiǎn)減少走線干擾易過(guò)EMC。

（二）電源優(yōu)勢(shì)

• 外圍極簡(jiǎn)，節(jié)省Vcc電容、續(xù)流二極管、反饋二極管等。
• 支持快速開關(guān)功能，極大程度上降低啟動(dòng)延時(shí)，提升用戶體驗(yàn)。
• 待機(jī)功耗低（50mW@230Vac），輸出電壓可調(diào)。
• 擁有改善EMI性能的頻率調(diào)制技術(shù)。

圖4：IPM功率器件部分

高速電機(jī)的U V W相功率模塊，因MOS管不良率高，本次選用凌鷗的高壓IPM模塊。

（三）IPM模塊的優(yōu)勢(shì)

• 集成度高，內(nèi)置600V預(yù)驅(qū)、快恢復(fù)Mos、自舉二極管，溫度檢測(cè)功能可選。
• 優(yōu)化的封裝設(shè)計(jì)，成本較三相IPM大幅下降，甚至可以和分立預(yù)驅(qū)、Mos競(jìng)爭(zhēng)。
• 具有良好的散熱能力，并且滿足電氣間隙要求。
• 與三相IPM相比，其布板靈活，適應(yīng)環(huán)形、條形、異形等多種結(jié)構(gòu)的PCB。
• 與分立預(yù)驅(qū)、Mos相比，其零件數(shù)量少，加工成本低，可靠性高。
• 產(chǎn)品系列化，滿足相同封裝，300V/500V耐壓、7A/5A/4A/3A有4款電流型號(hào)可匹配。
• 

圖5：負(fù)離子發(fā)生器

秋冬季節(jié)天氣干燥，使用負(fù)離子可以避免頭發(fā)靜電問(wèn)題，負(fù)離子工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生帶負(fù)電的離子微粒，可以讓發(fā)質(zhì)順頭發(fā)不枯燥，緊致毛鱗片、減少分叉。因此增加負(fù)離子功能也是有必要的。

圖6：發(fā)熱絲部分

此外，秋冬季吹頭發(fā)時(shí)還需要更多的熱量，因此也要加上過(guò)溫保護(hù)功能：用MCU實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)熱絲溫度，緊急情況下可以關(guān)掉發(fā)熱絲，而且發(fā)熱絲內(nèi)部也有過(guò)流過(guò)溫保護(hù)。

圖7：按鍵指示燈部分

再加個(gè)按鍵和指示燈也是有必要的，能更方便直觀地控制顯示溫度檔位。

圖8：搭建完后整體原理圖

（四）元件封裝搭建

圖9：給各元件都加上8D封裝，后續(xù)方便看效果圖（上圖只是其中一個(gè)元件）

（五）PCB布線搭建

圖10：PCB完成后

（六）8D效果正反面圖：

圖11：8D效果正反面圖

（七）凌鷗MCU-LKS32MC037LM6S8B + IPM-LKS1D5003D +電源BP85226DF

圖12：凌鷗MCU-LKS32MC037LM6S8B + IPM-LKS1D5003D +電源BP85226DF

（八）軟件調(diào)試

軟件調(diào)試階段，需要測(cè)試硬件是否正常：先配置端口參數(shù)，在sys_init()系統(tǒng)初始化函數(shù)中使能DebugPWM_OutputFunction()函數(shù)，用示波器測(cè)試每相的PWM波形是否正常（注意：不能帶電機(jī)，且電流設(shè)置為0.2A即可）。波形正常，說(shuō)明硬件正常；不正常，則需要檢查電路是否有問(wèn)題，依次逐級(jí)排查。

U V W 三相波形正常后，可以裝電機(jī)上電測(cè)試。

最后，調(diào)試好后裝上外殼測(cè)EMC之后，一個(gè)高速吹風(fēng)機(jī)就制作完成了。

Synergy世輝電子作為Excelpoint世健旗下的全資子公司，秉承了母公司良好的技術(shù)基因，能提供一站式的器件硬件支持，同時(shí)擁有自己的軟件工程師，后續(xù)能提供針對(duì)高速電機(jī)軟件測(cè)試相關(guān)的支持，全力幫助客戶建立及優(yōu)化自主可控的應(yīng)用開發(fā)能力，縮短項(xiàng)目周期，在激烈的市場(chǎng)中搶占先機(jī)。