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廣芯微MCU UM32MP32小功率水泵方案
發(fā)布人：廣芯微 發(fā)布時間：2023/12/20

一、前言   

生活中有很多地方需要用到水泵，不同于常規(guī)的抽水式水泵，體積更小的微型水泵在很多領(lǐng)域都在使用，幾乎無處不在，它的發(fā)展使我們的生活多姿多彩，多種新型水泵的研發(fā)與應(yīng)用，為我們帶來極大的便利，其應(yīng)用領(lǐng)域包括：電動汽車散熱系統(tǒng)，自動化設(shè)備水循環(huán)，水制冷等電器,飲水機，衛(wèi)浴產(chǎn)品，碎紙機，無土栽培，水暖床墊，空調(diào)抽水，水族魚缸，足浴盆，水暖床墊，熱水器，電腦水冷，水冷風扇，醫(yī)療器械，制藥系統(tǒng)，化工，循環(huán)系統(tǒng)，冷卻散熱系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)，水冷空調(diào)，水冷風扇，移動洗澡機，太陽能噴泉，太陽能循環(huán)系統(tǒng)，家庭增壓系統(tǒng)，別墅供水系統(tǒng)，小型灌溉系統(tǒng),水處理系統(tǒng)，小型供水系統(tǒng)，汽車循環(huán)系統(tǒng)，汽車加熱系統(tǒng)，機床，家用電器，廚房電器,衛(wèi)浴產(chǎn)品，熱水循環(huán)系統(tǒng)等。




廣芯微結(jié)合自研芯片UM32MP32低功耗、多功能外圍接口與集成預(yù)驅(qū)、LDO等特點，開發(fā)用于小功率水泵產(chǎn)品的電機控制解決方案，并開放源文件及快速的技術(shù)服務(wù)，確?？蛻艋趶V芯微方案開發(fā)的產(chǎn)品快速實現(xiàn)量產(chǎn)。   

二、硬件方案介紹  

硬件版圖：

下圖為廣芯微UM32MP32 小功率水泵方案原理圖及2D版圖。


硬件方案框圖及特點：   


1.內(nèi)置5V LDO  Power電源直接輸出至MCU（支持5.5-24V寬電壓輸入）；
2.支持電源防反接電路設(shè)計；
3.內(nèi)置1路運放可直接進行母線電流采樣；
4.內(nèi)置4路比較器快速直接獲取反電勢信號及硬件過流保護 ；
5.PWM支持與比較器的聯(lián)動，異常情況緊急停機保護機制，有效防止功率元器件損壞；
6.內(nèi)置3P+3N預(yù)驅(qū)，減少外圍電路及布板空間；
7.豐富的外設(shè)接口（SPI/UART/IIC）,支持多傳感器擴展功能；
8.板極ESD設(shè)計可靠度可達8KV以上，得益于廣芯微UM32MP32芯片優(yōu)異的ESD性能；

9.高集成度 高可靠性 低功耗MCU，全部外圍器件只有50個左右（除4*MOS及MCU外都是阻容），大大降低設(shè)計及生產(chǎn)成本，降低器件失效不良率。

三、軟件方案介紹  


軟件架構(gòu)：
此方案整個軟件工程分為應(yīng)用層、System、Common及電機庫。應(yīng)用層包含系統(tǒng)初始、系統(tǒng)配置、CLI引擎、通用任務(wù)、電機控制API、電機任務(wù)等。System層包含Startup啟動、中斷服務(wù)、時鐘、睡眠與低功耗等。Common層包含消息隊列、軟定時器、延時/串口輸出、實用工具等。電機庫包含PID 環(huán)路、換相函數(shù)處理、芯片驅(qū)動庫等。    



軟件設(shè)計框圖：
此方案為無感方波控制方案，整體框架分為：
     1.IPD初始脈沖位置檢測；
     2.反電勢過零檢測，控制電機換相；
     3.PWM發(fā)波；
     4.PID速度/功率/電流閉環(huán)控制；
     5.故障檢測機制（過流，過壓，欠壓，缺相，堵轉(zhuǎn)等全功能保護）。



電機算法庫概要：    


四、功能參數(shù)及測試波形  


功能參數(shù)：


  • 無感方波控制方案
  • 輸入電壓：DC 5.5-24V
  • 額定功率：<100W
  • 防電源反接電路設(shè)計
  • 硬件過流，欠過壓，欠過溫，限/過流，堵轉(zhuǎn)等全功能保護
  • 缺水保護


測試波形：


五、方案優(yōu)勢  


1.低功耗技術(shù)指標
（1）1.2μA @3.0V DeepSleep+RTC 模式，RCL 運行， IO、SRAM 以及寄存器數(shù)據(jù)保持；
（2）0.9μA @3.0V Stop 模式，所有時鐘停止，IO、 SRAM 以及寄存器數(shù)據(jù)保持；
（3）50μA/MHz @3.0V @32MHz Active 模式；
（4）3.7μs 快速睡眠喚醒系統(tǒng)。
2.高可靠性，將EMC及ESD性能作為基礎(chǔ)要求融入芯片定義，在設(shè)計階段進行針對性優(yōu)化，并結(jié)合板級設(shè)計通過了目前所有電控項目的ESD及EMC測試；
3.高集成度，內(nèi)部集成4路比較器，1路運放，硬件加速器，6 路 PMOS+NMOS Driver， 5V/40mA LDO；

4.分層設(shè)計的軟件架構(gòu)，豐富且成熟的電機算法庫，降低開發(fā)設(shè)計難度及技術(shù)門檻。


關(guān)于廣芯微

廣芯微電子（廣州）股份有限公司聚焦光伏新能源、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制和汽車電子產(chǎn)業(yè)，為客戶提供差異化的微處理器芯片與性能卓越的模擬與射頻前端芯片，以及低功耗IoT方案平臺，數(shù)字電源方案平臺和電機控制方案平臺。廣芯微獨有的低功耗芯片設(shè)計方法、高效率的變頻電控技術(shù)、大功率的PD快充協(xié)議以及多樣性無線連接技術(shù)整合而成創(chuàng)新與差異化的集成電路設(shè)計，在健康醫(yī)療電子、消費電子、智慧家庭、工業(yè)控制、傳感器與表計等領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

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