Caso de cooperación del esquema de diseño de MCU de Sako MOSFET y Zhaoyi Innovation (2)

Diseño esquemático de micromotor no inductivo basado en MCU GD32E230/F303

El teléfono móvil dental, también conocido como teléfono móvil oral, es un tipo de instrumento médico especialmente utilizado en estomatología. Desde su aparición, ha sido bien recibido por pacientes y operadores por su inusual velocidad de rotación, reemplazando rápidamente al teléfono celular eléctrico y convirtiéndose en una herramienta indispensable en el trabajo dental actual.

En este esquema, se adopta el MCU de la serie Zhaoyi Innovation GD32E230/F303 como controlador principal, que tiene las características de alta velocidad, estabilidad, bajo ruido y bajo costo. Se puede utilizar en estomatología para sujetar agujas dentales de alta velocidad para perforar, rechinar los dientes, limpiar los dientes y cuidar la belleza.

Parámetros eléctricos del esquema del motor.

· Velocidad de rotación ≥ 300,000 rpm y el rango de par máximo es 0.075-0.15 N.cm
· Rotación positiva y negativa/control de velocidad/visualización de velocidad
· Control de válvula de aire multicanal
· Ruido <70dB

1,GD32E230 Esquema de control de onda cuadrada no inductivo de bajo costo

Características del programa

La MCU de gran valor GD32E230 con núcleo Arm Cortex-M23 se utiliza como controlador principal. En el control de onda cuadrada no inductiva, la señal de conmutación se obtiene principalmente mediante el cruce por cero de la FEM inversa (la diferencia de fase entre la señal del cruce por cero de la FEM trasera y la señal de conmutación del motor es de 30° Ángulo eléctrico). Para obtener la señal de cruce por cero de la FEM trasera, se utiliza el método del comparador de hardware para comparar el voltaje del terminal detectado con el voltaje neutro del motor para obtener la señal de cruce por cero de la FEM trasera.

Este esquema tiene las características de circuito simple, bajo costo, etc., y se utiliza principalmente en equipos de limpieza dental, cuidado dental y otras ocasiones.

Placa de circuito de esquema

Especificaciones principales de la MCU serie GD32E230
· Cortex-M23@72MHz, rendimiento de procesamiento de 55DMIPS· Flash: 64 KB/32 KB/16 KB· RAM: 8KB/6KB/4KB
· ADC de alta velocidad y alta precisión, 12 bits ADCx1 @ 2.6 Msps, 10 canales· El temporizador avanzado x1 puede generar 6 salidas PWM complementarias con tiempo muerto ajustable.· Temporizador general x5· Con protección de cifrado de hardware Flash· Múltiples modos de comunicación serial: I2Cx2, SPIx2, UARTx2;· Tipos de paquetes enriquecidos: TSSOP 20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP 32/LQFP 48· Fuente de alimentación: 1.8 V ~ 3.6 V· Multiplicador de hardware de ciclo único, divisor de hardware, divisor de frecuencia de hardware, controlador de interrupción vectorial anidado (NVIC) y otros recursos independientes· Rango de temperatura de funcionamiento de grado industrial: -40 ℃ ~ 105 ℃· Características ESD industriales: 6000 voltios

2,Esquema de alto rendimiento GD32F303 de control FOC no inductivo

Características del programa

El control FOC sin sensores utiliza principalmente el modelo matemático del motor y cierto conocimiento del principio de control automático para realizar el control del motor. En el control de FOC libre de inducción, suele ser necesario utilizar el observador correspondiente para obtener la posición del rotor de forma indirecta, con el fin de obtener mejores características dinámicas y estáticas, precisión de control, velocidad de respuesta y estabilidad del sistema. Este esquema está diseñado por la MCU convencional GD32F303 basada en el núcleo Arm Cortex-M4. GD32F303 tiene una función de operación de punto flotante en el chip, que puede configurar mejor los parámetros proporcionales del control PID y tiene una respuesta dinámica rápida.

El método de control es el método del observador del anillo sinovial (consulte los datos de aplicación del control de motor de CC sin escobillas para conocer la fórmula y el principio específicos). Se realiza utilizando el principio de control de la estructura variable de la membrana sinovial en el principio de control automático. De hecho, la estructura variable es una estrategia de control del sistema de control de estructura variable, que se caracteriza por su control discontinuo. Bajo ciertas características, obliga al sistema a moverse en una pequeña amplitud y alta frecuencia hacia arriba y hacia abajo en el hiperplano especificado, que es lo que a menudo llamamos movimiento en "modo deslizante" o "modo deslizante". Este modo deslizante no tiene nada que ver con los parámetros y perturbaciones del sistema, y puede diseñarse, por lo que el sistema tiene buena robustez.

Destacados técnicos

La puesta en marcha de un motor CC sin escobillas y no inductivo es un paso clave. Para lograr las características de arranque rápido y estable y bajo nivel de ruido, en este esquema se adopta el método de arranque I/F. El núcleo del modo de arranque I/F es generar un vector de corriente giratorio con una amplitud que sigue el valor de referencia y una frecuencia que aumenta gradualmente en el devanado del inducido, para acelerar el arranque del rotor. Su característica es que funciona en estado de velocidad de bucle abierto y corriente de bucle cerrado. Después de la transformación de coordenadas, la corriente del devanado del estator se proyecta en el sistema de coordenadas giratorio determinado por el ángulo de posición ordenado y está limitada por el valor esperado, lo que puede evitar eficazmente la sobrecorriente. Su diagrama de bloques de control se muestra en la siguiente figura.

La velocidad de rotación de este esquema puede ser de 100~380,000 RPM a alta y baja velocidad, y es adecuado para aplicaciones de micromotores de alta velocidad, como teléfonos móviles médicos dentales de alta velocidad, rectificadoras, etc.

Placa de circuito de esquema

Especificaciones principales de la MCU serie GD32F303

· Cortex-M4@120MHz frecuencia principal, rendimiento de procesamiento de 150DMIPS
· Flash: 256 KB ~ 3072 KB· RAM: 48 KB ~ 96 KB· Fuente de alimentación: 2.6 V ~ 3.6 V
· 3 ADC de 12 bits a 2.6 msps, 21 canales
· 1 temporizador de ritmo del sistema de temporizador SysTick de 24 bits, hasta 4 temporizadores de 16 bits de uso general, 2 temporizadores básicos y 1 temporizador mejorado.
· Múltiples modos de comunicación serial: I2C x2, SPI x3, USART+UART x5· Tipos de paquetes enriquecidos: LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144
· Multiplicador de hardware de ciclo único, divisor de hardware, divisor de frecuencia de hardware, controlador de interrupción vectorial anidado (NVIC) y otros recursos independientes
· Unidad de coma flotante unidad aritmética de coma flotante
· Rango de temperatura de funcionamiento de grado industrial: -40 ℃ ~ 85 ℃

Centrándose en la MCU de 32 bits de la serie GD32 de Zhaoyi Innovation (www.bjzycxkjgf.dayinmao.com), el mos FET de SAKO Micro SLKOR (www.slkormicro.com) se usa ampliamente en este tipo de esquema, como los tubos TVS y ESD que son responsables del accionamiento del motor, la antiestática y la descarga de sobretensiones en circuitos periféricos. Sawei Technology Co., Ltd. (http://www.slkormicro.com) fue fundada en 2005. Durante más de diez años, ha adherido al concepto de "crear valor mediante la tecnología", principalmente investigando y produciendo carburo de silicio, diodos de carburo de silicio SiC, tubos MOS de carburo de silicio SiC y tubos IGBT simples. Los productos de las series 2301, 3401, 3904 y 13n50, como tubos MOS de alto y bajo voltaje, ChinaMOS, tubos COOL MOS, circuitos integrados de administración de energía, elementos Hall SL1603SL SL1613SH SL1615SH, tiristores, diodos de recuperación rápida y diodos, también se pueden combinar con KingHelm (WWW .BDS666.COM) Antena WiFi, antena GPS, antena Beidou y antena cerámica para auriculares Bluetooth TWS. Se utiliza principalmente en: vehículos de nueva energía, robots inteligentes, inversores, herramientas eléctricas, electrónica de potencia, fuentes de alimentación conmutadas, fuentes de alimentación para iluminación exterior, carga rápida PD, auriculares Bluetooth TWS y otros campos.

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