一、系統(tǒng)架構(gòu)與核心MCU選型

高速吹風筒控制器廣泛應用于家用與工業(yè)場景，其核心目標是實現(xiàn)對永磁同步電機（PMSM）的高效、靜音、精確控制。中微愛芯代理商-中芯巨能介紹一種基于中微愛芯AiP8F7364 MCU的高性能控制方案，支持最高110,000 eRPM轉(zhuǎn)速，采用無位置傳感器FOC（Field-Oriented Control） 算法，實現(xiàn)對風量、風速和噪音的精準管理。

AiP8F7364 是一款專為電機控制優(yōu)化的8051內(nèi)核MCU，主頻高達88MHz，內(nèi)置64KB Flash、2KB XRAM和256B SRAM，具備強大的數(shù)據(jù)處理能力。其關鍵集成外設包括：

電機專用PWM模塊T5：支持高分辨率波形生成，適配高頻載波（如20kHz）；

4路運算放大器 + 2路比較器：用于三相電流采樣與過流保護檢測；

15通道12-bit ADC：支持靈活配置采樣時刻，實現(xiàn)精確電流環(huán)控制；

MDU+CORDIC協(xié)處理器：加速矢量運算、三角函數(shù)計算，提升FOC算法執(zhí)行效率；

標準通信接口：UART、SPI、I2C、CRC模塊，便于系統(tǒng)調(diào)試與功能擴展。

該MCU高度集成化設計顯著降低了外圍電路復雜度，提升了系統(tǒng)可靠性與開發(fā)效率。

二、無感FOC控制策略與實現(xiàn)

為提升系統(tǒng)可靠性與降低成本，本方案采用無位置傳感器FOC控制，通過軟件算法估算轉(zhuǎn)子位置，避免使用機械傳感器帶來的故障風險。

1. 電流采樣與閉環(huán)控制

支持雙電阻或三電阻采樣，利用MCU內(nèi)置運放對三相電流進行調(diào)理；

配合1M采樣率的12-bit ADC，實現(xiàn)高精度、低延遲的電流反饋；

控制環(huán)路可配置為速度環(huán)或功率環(huán)，適應不同負載需求。

2. 轉(zhuǎn)子位置估算與啟動策略

采用直接閉環(huán)類無感FOC算法，結(jié)合反電動勢（Back-EMF）觀測器估算轉(zhuǎn)子位置；

實現(xiàn)100%成功率快速閉環(huán)啟動，避免傳統(tǒng)開環(huán)啟動易失步的問題；

在高速運行下（如110,000 eRPM），相電流波形平滑，THD低，電機運行安靜穩(wěn)定。

3. 調(diào)速方式靈活可選

按鍵檔位調(diào)速：用戶通過物理按鍵切換預設風速檔位；

外置PWM調(diào)速：支持外部MCU或控制器輸入PWM信號進行無級調(diào)速，適用于智能化系統(tǒng)集成。

三、功率級與輔助電源設計

預驅(qū)芯片選型：采用中微愛芯AiP2103/AiP2163/AiP2164等MOS/IGBT預驅(qū)，支持高邊與低邊驅(qū)動，具備死區(qū)控制與故障保護功能；

LDO供電：使用AiP78L05提供穩(wěn)定的5V電源，為MCU與模擬電路供電，具備低噪聲與高PSRR特性；

輸入電壓：AC 220V/50Hz，經(jīng)整流濾波后接入逆變橋。

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