為了減少家庭能源使用，天花板和其他家用風扇正在從大型重型單相交流感應電機 （ACIM） 遷移到更小、更輕、更高效的三相無刷直流 （BLDC） 或具有更高功率密度的永磁同步電機 （PMSM）。

優(yōu)化您的風扇解決方案

從高壓單相 ACIM 更改為低壓三相 PMSM/BLDC 電機需要兩級電源轉換電路。首先，反激式整流電路將90?265 VAC輸入功率轉換為中間直流電壓。該電壓用于旋轉 BLDC 或 PMSM 電機，因此它應該處于與預期電機匹配的電壓范圍內。在我們的吊扇參考設計中，中間電壓設置為 32 伏。

反激式電路保持高功率因數校正 （PFC） 比也很重要。即使在低風扇速度條件下，我們的參考設計也能將 PFC 保持在 0.9 或更高。這樣做可以減少供電系統(tǒng)的負載，并避免在PFC低于該負載時可能產生的罰款或額外費用。

然后，中間 32 V 通過 MCP10 峰值電流模式 PWM DC/DC 轉換器降至 16331 V。這用于為三個 MIC4605 半橋 MOSFET 柵極驅動器高效供電，這些驅動器根據 dsPIC 數字信號控制器 （DSC?） PWM 輸出的指示打開和關閉六個 MOSFET。通過高效的 MIC10 低壓差 （LDO） 穩(wěn)壓器進一步將 3 伏電壓降至 3.5205V，為 dsPIC DSC 電機控制器本身供電。

選擇用于參考設計的組件是為了優(yōu)化物料清單 （BOM） 以實現(xiàn)最少的組件數量并實現(xiàn)最低成本。例如，高度集成的dsPIC33CK64MC102 DSC包括兩個用于電機相電流放大的運算放大器和一個用于檢測過流情況的比較器，從而節(jié)省了使用外部電路的空間和成本。代替雙分流或三分流電機相電流測量電路，使用單電流實現(xiàn)方案進一步降低成本和空間。由此產生的緊湊的圓形 10 厘米直徑板適合典型風扇電機的頂部，類似于實際的最終產品解決方案。BOM 還符合中國 RoHS 50 和歐盟 REACH 標準。

為了獲得最高的能效、最大的電機扭矩輸出和安靜的運行，dsPIC DSC 運行具有正弦 PWM 輸出的高級磁場定向控制 （FOC） 算法。初始位置檢測 （IPD） 軟件算法可確保風扇在啟動時正確移動方向。當風扇風車或需要改變風扇方向時，飛行啟動和制動算法可提供平穩(wěn)重啟。

為了支持進一步定制，四個通用輸入/輸出 （GPIO） 引腳被引入電路板邊緣。這些引腳可由軟件配置為通用異步收發(fā)器 （UART） 或串行外設接口 （SPI） 或用于輸入捕獲功能。這允許用戶創(chuàng)建與各種傳感器或通信協(xié)議（如紅外 （IR）、藍牙?、Wi-Fi? 或專有家庭自動化協(xié)議）的接口。

此低壓吊扇參考設計提供了針對能效進行優(yōu)化的風扇解決方案。您可以以 300 RPM 的速度運行吊扇，僅消耗 ~17.5W，大約與兩個 LED（相當于 60W）燈泡所需的功率大致相同。以此參考設計為起點，可以在很短的時間內創(chuàng)建理想的風扇解決方案。

審核編輯：郭婷