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旋智科技“高算力芯片+MBD开发“,为吸尘器市场赋能

来源:爱集微

#旋智科技#

#电机#

2022-12-01

集微网消息,我国家用吸尘器市场迎来“春天”。

此前,吸尘器设备长期处于普惠的增量发展期,与作为城市家庭标配地位的“空冰洗”差距极大。但近几年来,在“高品质生活需求”与“快节奏现代生活”冲突之下,吸尘器一跃而出,成为调节两者矛盾不可或缺的帮手。

近几年来,我国家用吸尘器市场产销量呈现逐年快速上涨趋势,特别是在今年上半年整体家电市场遇冷的背景下,吸尘器市场迎来逆势增长、表现亮眼。数据显示,我国上半年吸尘器市场零售量达1008万台,零售额达145亿元,销售额同比增速达14.0%。

随着市场的不断壮大,吸尘器的产品形态也在迅速迭代变化,最早的吸尘器以有线交流吸尘器为主,因为产品体积大、使用不太方便,一直局限于工业、大型房屋等有限场景;随着戴森推出的具有标杆性质的无线吸尘器,这一市场被真正点燃,随后又出现了扫地机器人、随手吸以及近两年大热的吸拖一体的形态。

图1 吸尘器产品形态的变迁

作为长期专注于高集成度电机控制芯片及先进控制算法研发的旋智科技,针对吸尘器市场的多样需求,应时推出基于SPD1148高算力芯片和模型开发(MBD)的吸尘器解决方案。

图2 旋智科技吸尘器控制板参考设计实物

该解决方案呈现出七大特点——采用单芯片SPD1148控制,可集成一路地刷控制,母线最大耐压达到42V;采样方式为单电阻;控制方式为恒功率控制;带有限流、过流、过压、欠压、堵转、缺相、过温等保护;增加弱磁控制,保证最大真空度;待机功耗约10uA;最大可达到24万电转速,可适用于单对极、双对极的高速吸尘器,为吸尘器提供核“芯”竞争力。

以上特点使得基于SPD1148的方案几乎可以适用于所有无线吸尘器电机的控制。

在这款方案中,SPD1148芯片提供了强力支持,是旋智科技针对12/24V低压应用所推出的高算力、高集成度SOC。其内部集成了一颗200MHz的Cortex M4F核心处理器,带有最大64kB RAM及128kB Flash,具有同类产品中最强大的计算性能,同时带有采样率达到4MHz的14位ADC,芯片内置6路N-Mos的驱动,最大耐压42V。

此外,这一芯片还拥有3路最大64x放大的PGA,最大500mA驱动能力的3.3V Buck DCDC电路,全都集成在7x7的QFN48封装里。

图3 旋智科技SPD1148芯片框图

基于SPD1148的先天优势,在面对未来手持式吸尘器的两大显著趋势——高续航需求及复杂功能需求时,旋智科技给出了全面的“解法”。

针对复杂功能要求,旋智科技在48pin的SPD1148的基础上,推出了60pin封装的SPD1148,更多的IO管脚以及强大的计算及采样性能,可以用一颗芯片满足吸尘器电机+地刷电机+锂电池管理的复杂需求,甚至可以在满足上述需求的情况下,还同时满足吸拖一体机中水泵的控制。

图4 旋智科技SPD1148芯片QFN48、QFN60引脚分布图

针对高续航需求基于旋智科技SPD1148所具有的强大的计算和采样性能,可以匹配第三代半导体高开关频率的特性,等比例减小类似吸尘器电机的纹波损耗,大大降低电机铜损,进而提升系统效率,带来更高的续航时间。

在电机控制软件算法上,整套低压高速吸尘器方案完全基于模型(MBD)的开发方式。旋智科技可提供完整的MBD设计方案服务和培训服务给到客户,帮助客户通过建模、仿真以及自动C代码生成,大大提升开发效率,缩短上市时间。

MBD设计方式是一种非常领先的电力电子设计方式,通过长期积累的产品开发经验和深厚的数学理论知识,旋智科技建立了针对低压吸尘器电机物理对象的Matlab精确仿真模型,可以快速根据产品使用环境及硬件,提供精确细节的产品级仿真模型,从而帮助客户更加容易的实现最优效率控制。

旋智科技也推荐使用第三代半导体GaN、SiC来从原理上进一步提升系统效率。第三代半导体的宽禁带等特点一方面可以降低半导体器件本身的损耗,另一方面它的超高频开关能力,可以等比例的减小类似吸尘器电机的纹波损耗,大大降低电机铜损,进而提升系统效率,由此带来更高的续航时间。在这里第三代半导体高开关频率的特性同样要求控制器有强大的计算和采样性能来匹配,这方面恰恰是旋智SPD1148的先天优势。

旋智科技致力于为家电生产商提供易用、高性能、高可靠性的解决方案,同时也支持客户开发下一代更高效、更智能、功能更加丰富的产品解决方案,不断为行业添砖加瓦。(校对/萨米)

责编: 爱集微

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