MCU應(yīng)用方案

CKS32F103CB應(yīng)用于散熱風(fēng)機控制器產(chǎn)品方案

第六十二期 2025.09.01

項目方案概述

通用散熱風(fēng)機控制器，采用無感矢量控制算法，使用了閉環(huán)的Luenberger觀測器 + PLL估計角度。本方案在高速應(yīng)用中具有較強的魯棒性，適用于風(fēng)機類負載，且方案具有噪聲小、壽命長、能效高，電機運行平穩(wěn)等優(yōu)點。

圖1 硬件PCB實物圖

功能特點

本方案采用速度外環(huán)+電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)PI算法，實現(xiàn)恒定轉(zhuǎn)速控制，適用于表貼式（SPMSM）和凸極式（IPMSM）永磁同步電機。數(shù)據(jù)處理采用標幺化方式，最大限度的發(fā)揮無浮點主控MCU性能，F(xiàn)OC運行周期可低至35us。基于CKS32F103CB的無感FOC控制方案框圖如下：

圖2 方案框圖

硬件采用CKS32F103CB高性能主控，支持雙電阻、三電阻采樣，支持電機順逆風(fēng)啟動，支持過流、過壓、欠壓保護等功能。CKS32F103CB作為主控芯片，內(nèi)置2路12bit高精度ADC，轉(zhuǎn)換速度快，精度高。芯片高可靠、強抗靜電，強抗干擾等特點，為系統(tǒng)提供了很好的保護功能，能確保系統(tǒng)在惡劣的電磁干擾環(huán)境下安全運行。具體設(shè)計規(guī)格如下圖所示：

表1 設(shè)計規(guī)格

電機運行驗證

本方案選用CKS32F103CB主控實現(xiàn)無位置傳感器FOC驅(qū)動控制，以下為實際電機運行的電流波形圖。

圖3為從靜止狀態(tài)開始開環(huán)啟動，加速后進入閉環(huán)控制的相電流波形圖；圖4為電機在順風(fēng)時切入閉環(huán)控制的相電流波形圖。

圖3 開環(huán)靜止啟動進入閉環(huán)控制

圖4 電機順風(fēng)啟動

由以上實驗調(diào)試結(jié)果可以得知，CKS32F103CB微處理器的指令周期，PWM分辨率及ADC精準度可以完全實現(xiàn)電機磁場導(dǎo)向控制較高的運算與量測需求，達到精準的電流及轉(zhuǎn)速控制，并能充分發(fā)揮三相永磁同步電機的高能效和超靜音效果。