手把手教你制作高速吹風機
2024-03-27 12:48:56 世輝前言：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：轉速低，通常在每分鐘2萬轉左右，導致干發速度慢；高溫干發，容易損傷頭發；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推出便迅速風靡市場、發展迅猛，品牌數量與產品型號均呈加速增長態勢。據統計，2020年僅有6個品牌生產高速吹風機，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品占據國內市場線上銷量榜首。徠芬產品低價的關鍵在于其通過自研電機大幅降低了生產成本；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，國產品牌BPS（晶豐明源）及旗下的Linko（凌鷗創芯）一直致力于持續迭代和優化IC產品。Excelpoint世健旗下子公司Synergy世輝是BPS和Linko的授權代理商，可以為客戶提供完整的解決方案與技術支持。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，啟動兼容性強，電機噪音低，無金屬異響，控制穩定。
· 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，噪音小，FOC快速剎。
· 功率部分采用LKS1D500xD單相IPM-ESOP13封裝，生產工藝簡單，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、續流二極管反饋二極管，支持快速開關機。
MCU原理圖
圖1：MCU主控是電機的心臟，高速M0內核
（一）MCU主控優勢
· 電機控制專用MCU，內置運放、比較器、DAC、MCPWM等，外圍簡潔。
· 工作溫度滿足105度工業級要求，滿足風筒應用的特別需求。
· 工作電流小，037L/038L 內置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。
· 內置比較器，負端電壓基準可選。
· 內置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）電源優勢
· 外圍極簡，節省Vcc電容、續流二極管、反饋二極管等。
· 支持快速開關功能，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。
· 擁有改善EMI性能的頻率調制技術。
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模塊的優勢
· 集成度高，內置600V預驅、快恢復Mos、自舉二極管，溫度檢測功能可選。
· 優化的封裝設計，成本較三相IPM大幅下降，甚至可以和分立預驅、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，適應環形、條形、異形等多種結構的PCB。
· 與分立預驅、Mos相比，其零件數量少，加工成本低，可靠性高。
· 產品系列化，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：負離子發生器
秋冬季節天氣干燥，使用負離子可以避免頭發靜電問題，負離子工作時會產生帶負電的離子微粒，可以讓發質順頭發不枯燥，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：發熱絲部分
此外，秋冬季吹頭發時還需要更多的熱量，因此也要加上過溫保護功能：用MCU實時監控發熱絲溫度，緊急情況下可以關掉發熱絲，而且發熱絲內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）軟件調試
軟件調試階段，需要測試硬件是否正常：先配置端口參數，在sys_init()系統初始化函數中使能DebugPWM_OutputFunction()函數，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，后續能提供針對高速電機軟件測試相關的支持，全力幫助客戶建立及優化自主可控的應用開發能力，縮短項目周期，在激烈的市場中搶占先機。
關于世輝——世健旗下公司，助力“中國芯”發展
世輝電子（Synergy Electronics）于2019年成立香港和深圳公司，是世健系統（香港）有限公司旗下的全資子公司。作為一家具有創新力與活力的專業電子元器件分銷商和解決方案供應商，世輝設有AIoT（人工智能+物聯網）、PNE（電源與新能源）和Lighting（照明）三大事業部，團隊成員均具有豐富的行業經驗，可以為來自物聯網通訊、安全、智能終端、電源、智慧能源、LED照明及智能照明等多個領域的客戶，提供高品質的產品與強大的技術支持。
“芯”系中國，擁抱亞洲。世輝致力成為供應商和制造商溝通的橋梁，以熱誠和專業擁抱中國市場，為原廠和客戶提供最優質的服務。依托于世健在東南亞等海外地區的優質客戶群體、成熟且廣闊的銷售網絡，以及三十多年的深厚市場經驗，世輝可以幫助“中國芯”積極走出國門，開拓出更廣闊的市場天地，為“中國芯”的發展及成長奉獻自身的一份力量。
