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淺談進芯電子高性能電鉆控制板方案

2022-06-02 來源:原創 瀏覽量:709

近年來,全球電動工具市場加速爆發,應用場景不斷豐富,電鉆作為需求量最大的電動工具類產品,市場需求也得到了快速提升。配備鋰電池和無刷電機的便攜式電鉆更是以其分量輕、扭力大、不受電源限制等優點迅速占據了大量的電鉆市場份額。

BLDC電機即直流無刷電機,它具有低損耗、高效率、壽命長、噪聲低、運行可靠、維護簡便等一系列優點,充分契合終端應用領域對節能降耗、智能控制、用戶體驗等越來越高的要求。電機驅動控制專用芯片是BLDC電機控制系統的心臟,在當前便攜設備、物聯網和5G應用普及的情況下,對電機驅動的高精度、小型化、高集成度、低功耗要求也越來越高。進芯電子可提供基于公司ADM16x系列DSP作為主控芯片的高性價比電鉆控制板方案。


進芯電子ADM16x器件提供增強型DSP架構設計,以低成本實現低功耗和高性能處理能力,集成幾種為數字電機和運動控制應用而優化的高級外設,以提供一個真正的單芯片DSP控制器。與現有的DSP控制器設備代碼兼容時,ADM16x可以提供更高的處理性能和更高水平的外設集成。

ADM16x是一款高度集成的高性能BLDC/PMSM控制器,內部集成了6路 NMOSPre-Driver,運算放大器,PGA,比較器,高速 ADC,SCI,SPI 等模塊。同時,它采用高性能16位CPU,內嵌 32Kx16 位 Flash, 512x16位ROM,最高工作頻率為40MHZ,可滿足高性能無刷電機控制的應用要求,并簡化系統成本。

▲典型應用圖

本電鉆方案依照實際裝配需要設計兩種板型,分別為缺角方形板(下稱方形板)和缺角條形板(下稱條形板),其中方形板采樣20V供電系統,條形板可適用與12V、16V、20V供電系統。電機電轉速范圍為200~23000rpm,條形板還配備有3個LED電量顯示燈。

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▲板卡正面圖

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▲板卡背面圖

方案參數

●可兼容12V、16V、20V供電電機

●電機轉速范圍:0~23000轉/分鐘

●最大扭矩:40N.m

●多種保護措施:過流保護、反轉保護、短路保護、過壓保護、欠壓保護、堵轉保護、電池過溫保護、MOS管過溫保護等。

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本方案使用無感方波算法,通過按鈕觸發持續供電,ADC采樣按鈕按壓力度輸出相應占空比的PWM波控制電機轉動,同時ADC還采樣電機的反電動勢控制電機正常運行。除電機控制外,ADC還對運行過程中的其他電流、電壓進行監控,并通過狀態燈顯示出當前狀態。啟動平穩輸出轉矩大,可通過開關自由切換旋轉方向,松開按鈕后立刻停止轉動,配有照明LED和4S的延時關電功能,方便在光線較弱的環境中檢查打孔效果。

各檔位電機相電壓波形

▲輕按電機運行波形

▲重按電機運行波形


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