Qorvo ulepsza bezprzewodowe próżniarki z zaawansowanym sterowaniem silnikiem
Czy wyobrażaliście sobie, że kompaktowy, bezprzewodowy odkurzacz może dostarczać siłę wysysającą porównywalną z profesjonalnym sprzętem?Kiedyś proste silniki elektryczne są odnowiane dzięki nowoczesnym koncepcjom projektowymOd lodówek i komputerów po pralki i odkurzacze, silniki elektryczne są wszechobecne.Podsycają drzwi garażowe i narzędzia ogrodowe..
Patrząc wstecz na początek XX wieku, proste silniki indukcyjne AC i szczotkowane silniki prądu stałego mogły zaspokoić podstawowe potrzeby.Zapewnienie, że produkty są skuteczne,, długotrwałe urządzenia bezprzewodowe, ale także sprawianie, że urządzenia będą bardziej kompaktowe, niezawodne i trwałe.
Globalny rynek odkurzaczy osiągnął 9,2 miliarda dolarów w 2018 roku i nadal silnie rośnie.Oczekuje się, że rynek będzie się rozwijał w wysokości 9W latach 2019-2025 wzrost ten wynika przede wszystkim z rosnącej liczby pracujących kobiet i rosnącego poziomu życia, które tworzą nowe oczekiwania konsumentów.Uwaga konsumentów na efektywność energetyczną i kwestie środowiskowe w urządzeniach gospodarstwa domowego stała się istotnym czynnikiem napędzającym rynek.
W ramach tego wspólnego projektu zespół projektowy odkurzacza i inżynierowie Qorvo stanęli przed szeregiem wymagań.Musieli stworzyć bezprzewodowy odkurzacz, który łączyłby silne wysychanie z ultra wysokich prędkości obrotowych z lekkim, przenośna konstrukcja i długa żywotność produktu. Wymagana moc ssania znacznie przekracza większość tradycyjnych przenośnych produktów na rynku.
Specyfikacje klienta wyraźnie wymagały silnika synchronicznego z magnetem stałym (PMSM) z technologią sterowania zorientowanego na pole (FOC) w celu osiągnięcia funkcjonalności napędu zmiennej częstotliwości (VFD),spełniające skrajne wymagania dotyczące wydajności produktu.
Qorvo i zespół projektowy uznali, że końcowym produktem będzie bezprzewodowy odkurzacz o wysokiej wydajności.Wybrali trójfazowy silnik PMSM z technologią komutacji fal sinus, aby zmaksymalizować wydajność.Rdzeń projektu leży w technologii FOC, która wykorzystuje zaawansowany algorytm do sterowania obracającym się polem magnetycznym statora,regulowanie wytwarzania strumienia poprzez dwa składowe ortogonalne i precyzyjne określenie dostępnego momentu obrotowego silnika.
Nowoczesne odkurzacze ręczne zazwyczaj wykorzystują silniki BLDC, które generują wewnętrznie obracające się pola magnetyczne.podczas gdy magnety stałe są zamontowane na wirniku, który obraca się w zależności od okresowego pola magnetycznego wytwarzanego przez cewki statora. Prąd jest precyzyjnie dostarczany do cewki statora przez zewnętrzny elektroniczny sterownik silnika,umożliwiające zmienną prędkość.
Czip PAC5225 firmy Qorvo, będący częścią serii sterowników zasilania Qorvo Power Application Controller (PAC), jest rdzeniem projektu próżniczki.Ten wysoce zintegrowany system na chipie (SoC) zapewnia kompleksową funkcjonalność do budowy prostegoPłyta konstrukcyjna zawiera system zarządzania energią, 32-bitową jednostkę mikrokontrolera ARM Cortex-M0 (MCU) o częstotliwości 50 MHz, sterowniki bramek, wzmacniacze operacyjne,porównawcze i inne elementy pomocnicze.
Osiągnięcie wyjątkowej prędkości silnika było kluczowym parametrem projektowania tego projektu, którego celem było znaczne przekroczenie standardów wydajności odkurzaczy.Do osiągnięcia prędkości mechanicznych do 150 km/hW celu osiągnięcia maksymalnej prędkości obrotowej 1000 obrotów na minutę wymagana była precyzyjna koordynacja pomiędzy sterowanym przez ARM Cortex M0 MCU konwerterem analogowo-cyfrowym (ADC) i modulatorem szerokości impulsu (PWM).
Na moc odsysania odkurzacza wpływa wiele czynników, w tym objętość kanału różnych elementów, poziom baterii, zablokowanie przez przedmioty obce i nasycenie filtra.W tych zmiennych warunkach, utrzymanie stałej mocy wyjściowej jest kluczowe dla maksymalizacji mocy ssania.
Aby zapewnić płynne, szybkie uruchomienie, algorytm startowy silnika potrzebuje informacji o pozycji wirnika.który algorytm uruchamiania wykorzystuje do obliczenia pozycji wirnika.
Zintegrowanie wszystkich funkcji sterowania silnikiem w jednym układzie sterowania silnikiem Qorvo PAC było kluczem do osiągnięcia opłacalnego projektu produktu.projekt zmniejszył koszty materiałów (BOM), minimalizując jednocześnie wymagania w zakresie konserwacji i wydłużając żywotność produktu.
Zaawansowane algorytmy opracowane przez Qorvo umożliwiają wiele złożonych funkcji sterowania silnikiem poprzez istniejący sprzęt SoC.konstrukcja wdraża bezprzewodowe sterowanie FOC za pomocą jednej metody czujnika prądu z rezystorem, eliminując potrzebę trzech rezystorów próbkowania, jak wymagane w wielu wcześniejszych projektach.
