手把手教你制作高速吹風機

前言：高速吹風機量價齊升 市場競爭格局初顯

吹風機是居家生活必備物品，然而傳統(tǒng)型吹風機所帶來的體驗并不佳，高頻使用的女性群體對此更是深有感觸。究其原因主要有：轉(zhuǎn)速低，通常在每分鐘2萬轉(zhuǎn)左右，導致干發(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，能改善這些問題的高速吹風機一經(jīng)推出便迅速風靡市場、發(fā)展迅猛，品牌數(shù)量與產(chǎn)品型號均呈加速增長態(tài)勢。據(jù)統(tǒng)計，2020年僅有6個品牌生產(chǎn)高速吹風機，共16款機型；而截至23年6月，已有84個品牌推出了總共139款不同型號的高速吹風機。與此同時，高速吹風機競爭格局初顯：高速電吹風開創(chuàng)者——英國品牌戴森主打高端市場；本土品牌徠芬則低價切入市場，主打中低端市場，并以其高性價比的產(chǎn)品占據(jù)國內(nèi)市場線上銷量榜首。徠芬產(chǎn)品低價的關(guān)鍵在于其通過自研電機大幅降低了生產(chǎn)成本；而電機的背后則離不開一套高可靠、高性價比的MCU方案。

作為高速吹風機市場背后的核“芯”玩家，國產(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，Synergy世輝的FAE將基于凌鷗的MCU方案，手把手教您制作一個高速吹風機。

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

• 成熟的控制算法，啟動平穩(wěn)，啟動兼容性強，電機噪音低，無金屬異響，控制穩(wěn)定。
• 紋波補償算法，減小母線電解電容，降低高壓電容成本，極致性價比。
• 雙電阻采樣，運行平穩(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)工藝簡單，散熱好，性價比高。
• 安全保護機制：過壓、過溫、堵風口停機保護。
• 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。

MCU原理圖

圖1：MCU主控是電機的心臟，高速M0內(nèi)核

（一）MCU主控優(yōu)勢

• 電機控制專用MCU，內(nèi)置運放、比較器、DAC、MCPWM等，外圍簡潔。
• 工作溫度滿足105度工業(yè)級要求，滿足風筒應用的特別需求。
• 工作電流小，037L/038L 內(nèi)置5V LDO可以直接給仿真器燒錄供電。
• 進一步減少外圍器件，縮小PCB尺寸。
• 可滿足兩對極電機高達每分鐘22萬電轉(zhuǎn)速的算力需求。
• 儀表級全差分可編程增益放大器OPA。
• 不需要電壓偏置，可處理正負電流信號。
• 高精度0.5%電壓基準源。
• 內(nèi)置比較器，負端電壓基準可選。
• 內(nèi)置DAC，可作為過壓過流比較參考。

圖2：電源供電部分: BP85226DF外圍電路

圖3：競品電源 外圍復雜

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

（二）電源優(yōu)勢

• 外圍極簡，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延時，提升用戶體驗。
• 待機功耗低（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

• 集成度高，內(nèi)置600V預驅(qū)、快恢復Mos、自舉二極管，溫度檢測功能可選。
• 優(yōu)化的封裝設(shè)計，成本較三相IPM大幅下降，甚至可以和分立預驅(qū)、Mos競爭。
• 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，適應環(huán)形、條形、異形等多種結(jié)構(gòu)的PCB。
• 與分立預驅(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款電流型號可匹配。
• 

圖5：負離子發(fā)生器

秋冬季節(jié)天氣干燥，使用負離子可以避免頭發(fā)靜電問題，負離子工作時會產(chǎn)生帶負電的離子微粒，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)時還需要更多的熱量，因此也要加上過溫保護功能：用MCU實時監(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)部也有過流過溫保護。

圖7：按鍵指示燈部分

再加個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)，用示波器測試每相的PWM波形是否正常（注意：不能帶電機，且電流設(shè)置為0.2A即可）。波形正常，說明硬件正常；不正常，則需要檢查電路是否有問題，依次逐級排查。

U V W 三相波形正常后，可以裝電機上電測試。

最后，調(diào)試好后裝上外殼測EMC之后，一個高速吹風機就制作完成了。

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，同時擁有自己的軟件工程師，后續(xù)能提供針對高速電機軟件測試相關(guān)的支持，全力幫助客戶建立及優(yōu)化自主可控的應用開發(fā)能力，縮短項目周期，在激烈的市場中搶占先機。