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产品应用 | 浅谈进芯电子高性能电钻控制板方案

2022-10-09

近年来，全球电动工具市场加速爆发，应用场景不断丰富，电钻作为需求量最大的电动工具类产品，市场需求也得到了快速提升。配备锂电池和无刷电机的便携式电钻更是以其分量轻、扭力大、不受电源限制等优点迅速占据了大量的电钻市场份额。
BLDC电机即直流无刷电机，它具有低损耗、高效率、寿命长、噪声低、运行可靠、维护简便等一系列优点，充分契合终端应用领域对节能降耗、智能控制、用户体验等越来越高的要求。电机驱动控制专用芯片是BLDC电机控制系统的心脏，在当前便携设备、物联网和5G应用普及的情况下，对电机驱动的高精度、小型化、高集成度、低功耗要求也越来越高。进芯电子可提供基于公司ADM16x系列DSP作为主控芯片的高性价比电钻控制板方案。
进芯电子ADM16x器件提供增强型DSP架构设计，以低成本实现低功耗和高性能处理能力，集成几种为数字电机和运动控制应用而优化的高级外设，以提供一个真正的单芯片DSP控制器。与现有的DSP控制器设备代码兼容时，ADM16x可以提供更高的处理性能和更高水平的外设集成。
ADM16x是一款高度集成的高性能BLDC/PMSM控制器，内部集成了6路 NMOSPre-Driver，运算放大器，PGA，比较器，高速 ADC,SCI,SPI 等模块。同时，它采用高性能16位CPU,内嵌 32Kx16 位 Flash, 512x16位ROM,最高工作频率为40MHZ，可满足高性能无刷电机控制的应用要求，并简化系统成本。
▲典型应用图
本电钻方案依照实际装配需要设计两种板型，分别为缺角方形板和缺角条形板，其中方形板采样20V供电系统，条形板可适用与12V、16V、20V供电系统。电机电转速范围为200~23000rpm，条形板还配备有3个LED电量显示灯。
▲板卡正面图
▲板卡背面图
方案参数
●可兼容12V、16V、20V供电电机,●电机转速范围：0～23000转/分钟,●最大扭矩：40N.m,●多种保护措施：过流保护、反转保护、短路保护、过压保护、欠压保护、堵转保护、电池过温保护、MOS管过温保护等。
本方案使用无感方波算法，通过按钮触发持续供电，ADC采样按钮按压力度输出相应占空比的PWM波控制电机转动，同时ADC还采样电机的反电动势控制电机正常运行。除电机控制外，ADC还对运行过程中的其他电流、电压进行监控，并通过状态灯显示出当前状态。启动平稳输出转矩大，可通过开关自由切换旋转方向，松开按钮后立刻停止转动，配有照明LED和4S的延时关电功能，方便在光线较弱的环境中检查打孔效果。
各档位电机相电压波形
▲轻按电机运行波形
▲重按电机运行波形

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