Qorvo Mejora las Aspiradoras Inalámbricas con Control Avanzado de Motores
¿Alguna vez has imaginado que una aspiradora compacta y inalámbrica podría proporcionar una potencia de succión comparable a los equipos profesionales?Los motores eléctricos, que antes eran simples, están siendo revitalizados a través de conceptos de diseño modernos.Desde refrigeradores y computadoras hasta lavadoras y aspiradoras, los motores eléctricos están en todas partes.Alimentan puertas de garaje y herramientas de jardín por igual..
Mirando hacia atrás a principios del siglo XX, los motores de inducción de CA simples y los motores de CC cepillado podrían satisfacer las necesidades básicas.El mercado de la energía no sólo satisface las demandas de los consumidores, dispositivos inalámbricos de larga duración pero también haciendo los aparatos más compactos, fiables y duraderos.
El mercado mundial de aspiradoras alcanzó los 9.200 millones de dólares en 2018 y continúa creciendo fuertemente.Se espera que el mercado se expanda a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) de 9Este crecimiento está impulsado principalmente por el creciente número de mujeres trabajadoras y el aumento del nivel de vida que crea nuevas expectativas de los consumidores.La atención de los consumidores a la eficiencia energética y a las consideraciones medioambientales en los electrodomésticos se ha convertido en un importante motor del mercado.
En este proyecto de colaboración, el equipo de diseño de aspiradoras y los ingenieros de Qorvo se enfrentaron a una serie de requisitos exigentes.Necesitaban crear una aspiradora inalámbrica que combinara una poderosa succión de velocidades de rotación ultra altas con un peso ligeroLa potencia de succión requerida supera significativamente la de la mayoría de los productos portátiles tradicionales del mercado.
Las especificaciones del cliente exigían explícitamente un motor síncrono de imán permanente (PMSM) con tecnología de control orientado al campo (FOC) para lograr la funcionalidad de transmisión de frecuencia variable (VFD),satisfacer los requisitos de rendimiento extremos del producto.
Qorvo y el equipo de diseño reconocieron que el producto final sería una aspiradora inalámbrica de alto rendimiento.seleccionaron un motor PMSM de tres fases con tecnología de conmutación de ondas senoidales para maximizar el rendimientoEl núcleo del diseño radica en la tecnología FOC, que utiliza un algoritmo sofisticado para controlar el campo magnético giratorio del estator.ajustar la generación de flujo a través de dos componentes ortogonales y determinar con precisión el par disponible del motor.
Las aspiradoras de mano modernas suelen utilizar motores BLDC que generan campos magnéticos rotativos internamente.mientras que los imanes permanentes están montados en el rotor, que gira de acuerdo con el campo magnético periódico generado por las bobinas del estator.que permite velocidades variables.
El chip PAC5225 de Qorvo, parte de la serie de controladores de aplicación de energía Qorvo (PAC), es el núcleo del diseño de esta aspiradora.Este sistema en chip (SoC) altamente integrado proporciona una funcionalidad completa para construir unLa placa de diseño integra un sistema de gestión de energía, una unidad de microcontrolador ARM Cortex-M0 de 32 bits (MCU) de 50 MHz, controladores de puertas, amplificadores operativos y un sistema de control de velocidad.,Comparadores y otros componentes auxiliares.
Alcanzar velocidades de motor excepcionales fue un parámetro clave en el diseño de este proyecto, con el objetivo de superar significativamente los niveles de rendimiento de las aspiradoras estándar.Para alcanzar velocidades mecánicas de hasta 150En el caso de las máquinas de conversión de velocidad, se requirió una coordinación precisa entre el convertidor analógico a digital (ADC) controlado por el MCU ARM Cortex M0 y el modulador de ancho de pulso (PWM).
La potencia de succión de una aspiradora se ve afectada por múltiples factores, incluido el volumen del conducto de los diferentes accesorios, el nivel de la batería, los bloqueos de objetos extraños y la saturación del filtro.Bajo estas condiciones variables, mantener una potencia de salida constante es crucial para maximizar la potencia de succión.
Para garantizar un arranque rápido y sin problemas, el algoritmo de arranque del motor necesita información de la posición del rotor.que el algoritmo de arranque utiliza para calcular la posición del rotor.
La integración de todas las funciones de control del motor en un solo chip de control del motor Qorvo PAC fue clave para lograr un diseño de producto rentable.el diseño reduce los costos de la factura de materiales (BOM) al tiempo que minimiza los requisitos de mantenimiento y prolonga la vida útil del producto.
Los algoritmos avanzados desarrollados por Qorvo permiten numerosas funciones de control de motores complejos a través del hardware SoC existente.el diseño implementa un control FOC sin sensor mediante un método de resistencia de detección de corriente única, eliminando la necesidad de tres resistencias de muestreo como se requiere en muchos diseños anteriores.
