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  • 基于单片机的无叶风扇方案(附BOM)

  • 2020-03-24 09:46 1194

即将进入4月,南方已经大热。真是天将降大热与斯人也,必须要准备消暑利器了,一台无叶风扇既时尚有清凉。


无叶风扇也叫空气增倍机,无叶风扇的灵感源于空气叶片干手器。空气增倍器是让空气从一个绕着圆环放大器转动的细小切口里吹出来。由于空气是被强制从这一圆圈里吹出来的,通过的空气量可增原先的15倍,它的时速可达到35公里。空气增倍器的空气流动比普通风扇产生的风更平稳。因为没有风扇片来“割”空气,使用者不会感到阶段性冲击和波浪形刺激,同时避免意外接触页面产生的危害。


下面我们来解析一下,无叶风扇的原理。


1、交流转直流电路


  


输入交流电220V;需要输出15V的直流电源,以上是非常经典的MP150非隔离电源电路。为了得到更精准的稳定电压,电路中添加光耦反馈电路,利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路,通过调节控制端电流来改变占空比,达到精密稳压目的。

 

2、电源检测与降压电路


  


输入电压经过分压,可被MCU直接检测,可做电路保护作用;15V直流电压经过78L05降压的到5V电压,给MCU使用。


3、控制核心:MCU


选用的是松翰的32位机:SN32F7051BF松翰单片机在家电市场的占有率和口碑都还是很不错的。(由于库存问题,BOM中选用STM32F051K6T6替代


  


在这里MCU负责档位设置与切换、指示运行状况,最主要的作用就是电机控制。


4无刷直流电机


无叶风扇主要使用的电机类型是无刷直流电机。电机驱动是个很复杂的过程。


  


以上是无刷电机的三相全桥驱动电路,使用六个N沟道的MOSFET(FMD3N50E5)做功率输出元件,工作时输出电流可达数十安。


使用IR2101作为MOS管的驱动,IR2101是双通道、栅极驱动、高压高速功率驱动器。单片机通过输出可控制的PWM信号驱动IR2101


5、无刷电机过零点问题


无刷电机通过霍尔元件,感知永磁体磁极的位置,传输给MCUMCU适时切换线圈中电流的方向,保证产生正确方向的磁力,来驱动电机。


  


6、指示运行状态


共阳,通过改变阴极电平实现LED的亮与灭,指示各种工作状态。


  


7、BOM 主要器件(点击商品编号可查看产品详细信息)


商品编号 型号 品牌 品类
C88443
STM32F051K6T6
ST(意法半导体)
MCU
C115502 PC817SC 华润华晶
光耦
C389357 BT139-600E,127
WeEn Semiconductors
可控硅
C55199
MP150GJ-Z
MPS
电源芯片
C414022
78L05
MDD

LDO



商品编号 型号 品牌 类别
C71100
LM339G-S14-R UTC(友顺)
放大器
C475681
ES3JBF
SHIKUES(时科) 二极管
C193790
1N4007
GD(台湾固锝)
二极管
C109331
MMST5551
CJ江苏长电
三极管
C2955
IR2101PBF
Infineon(英飞凌)
MOS驱动


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型号
库存
价格
CL10A106MQ8NNNC/贴片电容 6299030 0.066424
AMS1117-3.3/低压差线性稳压(LDO) 391973 0.437744
CL05B104KO5NNNC/贴片电容 8786775 0.011014
STM32F103C8T6/ST(意法半导体) 9345 8.2
2N7002LT1G/MOS(场效应管) 2489900 0.063429
2N7002,215/MOS(场效应管) 4107223 0.057544
AO3480/MOS(场效应管) 388900 0.182582
MMBT3904LT1G/三极管 9838975 0.02755
FDLL4148/开关二极管 1378456 0.033102
CL31B106KAHNNNE/贴片电容 210196 0.230121
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