用分立器件搭建的輸出12V的“高壓Buck降壓電源”作為風機控制器低壓部分提供電源，輸入為市電，輸出功率50W，效率>90%，電機的母線電壓是DC310V。該項目與“分立器件搭建的Buck降壓電源”相比，增加了很多功能，還要實現(xiàn)H橋驅(qū)動電機電路，無疑該項目難度比“分立器件搭建的Buck降壓電源”難度大。

在該項目中，本人擔任設(shè)計工程師，主要負責風機控制器的硬件開發(fā)工作。

針對該項目的設(shè)計需求，本人在原有的“分立器件搭建的Buck降壓電源”項目設(shè)計方案上進行了創(chuàng)新，創(chuàng)新點如下：

①設(shè)計一個高壓AC220V輸入的單相50W直流無刷電機純硬件驅(qū)動器。電機有一路霍爾信號位置反饋，驅(qū)動器的輸入是交流220V和電機的霍爾信號。霍爾信號反應(yīng)轉(zhuǎn)子的位置信息。驅(qū)動器輸出就是H橋開關(guān)管按照霍爾信號的高低電平進行不同形式的開關(guān)組合，從而使電機定子產(chǎn)生不同的磁場來帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。電機按照這兩種控制就可以產(chǎn)生不同方向的定子磁場，那么我們可以根據(jù)不同的霍爾信號進行不同的開關(guān)管控制，從而控制磁場，使電機轉(zhuǎn)起來。

控制器的主要單元電路：

1）電源模塊。

2）調(diào)速模塊。

3）驅(qū)動模塊。

4）H橋模塊。

5）霍爾模塊。

6）過流保護模塊。

7）軟啟動模塊。

②純硬件電路實現(xiàn)驅(qū)動電機技術(shù)：Buck降壓電源僅僅是驅(qū)動電感，控制功率電感充電和放電，使輸出穩(wěn)定的12V電壓和最大2A的電流，就可以滿足項目需求。為了能夠達到H橋電機驅(qū)動電路，用單管MOSFET方案很難達到設(shè)計指標。本人在方案上采用了H橋四個橋臂的驅(qū)動方案，使用四個MOSFET實現(xiàn)驅(qū)動電機。常用的H橋控制電路缺點比較多，不能保證風機長時間、高溫下運行。但是本人對H橋控制電路進行了創(chuàng)新，本項目采用的是另外一種H橋控制電路方式：驅(qū)動MOSFET電路增加了恒流源，電機霍爾傳感器，上下橋臂死區(qū)控制方式等等。該方式的優(yōu)點是：上下橋MOSFET不會直通串紅，MOSFET的柵極米勒效應(yīng)干擾大大減小，保證了電機平穩(wěn)的運行。

③純硬件電路實現(xiàn)的PWM控制電機技術(shù)：剛開始利用霍爾輸出驅(qū)動電機啟動，通過比較器設(shè)計的三角波轉(zhuǎn)PWM,調(diào)控MOSFET柵極的占空比或頻率來實現(xiàn)調(diào)速，實現(xiàn)霍爾輸出和PWM共同調(diào)控電機，減小電機抖動，電機運行更平穩(wěn)。

④高壓小電流2層PCB layout技術(shù)：考慮到了風機控制器電輸入電壓大，對驅(qū)動管MOSFET驅(qū)動信號抗干擾性能要求較高，dV/dt斜率不能太大。在PCB設(shè)計中本人采用了2層板，進行PCB layout的設(shè)計。2層電路板分為高壓部分和低壓部分，由于器件比較多PCB layout器件密度大、布局比較難等特點。但是注意安規(guī)（電氣間隙、爬電距離等等）、合理的布局、合理的PCB layout，最終還是解決這個難題。

本人在控制器的原理圖設(shè)計、layout、器件選型等設(shè)計中，把上面的創(chuàng)新點運用到產(chǎn)品中，經(jīng)過本人親自理論計算、Multisim的仿真、調(diào)試、試驗等追蹤，控制器最終產(chǎn)滿足了客戶要求。本款控制器研發(fā)成功，攻克了公司多年來對高壓大電流控制器的技術(shù)難題，為公司帶來了好的聲譽，關(guān)鍵技術(shù)指標，在業(yè)界也是處于領(lǐng)先地位。

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