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H橋驅動電機電路，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，本人擔任設計工程師，主要負責風機控制器的硬件開發工作。

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

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

控制器的主要單元電路：

1）電源模塊。

2）調速模塊。

3）驅動模塊。

4）H橋模塊。

5）霍爾模塊。

6）過流保護模塊。

7）軟啟動模塊。

②純硬件電路實現驅動電機技術：Buck降壓電源僅僅是驅動電感，控制功率電感充電和放電，使輸出穩定的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橋電機驅動電路，用單管MOSFET方案很難達到設計指標。本人在方案上采用了H橋四個橋臂的驅動方案，使用四個MOSFET實現驅動電機。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新，本項目采用的是另外一種H橋控制電路方式：驅動MOSFET電路增加了恒流源，電機霍爾傳感器，上下橋臂死區控制方式等等。該方式的優點是：上下橋MOSFET不會直通串紅，MOSFET的柵極米勒效應干擾大大減小，保證了電機平穩的運行。

③純硬件電路實現的PWM控制電機技術：剛開始利用霍爾輸出驅動電機啟動，通過比較器設計的三角波轉PWM,調控MOSFET柵極的占空比或頻率來實現調速，實現霍爾輸出和PWM共同調控電機，減小電機抖動，電機運行更平穩。

④高壓小電流2層PCB layout技術：考慮到了風機控制器電輸入電壓大，對驅動管MOSFET驅動信號抗干擾性能要求較高，dV/dt斜率不能太大。在PCB設計中本人采用了2層板，進行PCB layout的設計。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（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計、layout、器件選型等設計中，把上面的創新點運用到產品中，經過本人親自理論計算、Multisim的仿真、調試、試驗等追蹤，控制器最終產滿足了客戶要求。本款控制器研發成功，攻克了公司多年來對高壓大電流控制器的技術難題，為公司帶來了好的聲譽，關鍵技術指標，在業界也是處于領先地位。

責任編輯：lq6