一、前言

生活中有很多地方需要用到水泵，不同于常規的抽水式水泵，體積更小的微型水泵在很多領域都在使用，幾乎無處不在，它的發展使我們的生活多姿多彩，多種新型水泵的研發與應用，為我們帶來極大的便利，其應用領域包括：電動汽車散熱系統，自動化設備水循環，水制冷等電器,飲水機，衛浴產品，碎紙機，無土栽培，水暖床墊，空調抽水，水族魚缸，足浴盆，水暖床墊，熱水器，電腦水冷，水冷風扇，醫療器械，制藥系統，化工，循環系統，冷卻散熱系統，制冷系統，水冷空調，水冷風扇，移動洗澡機，太陽能噴泉，太陽能循環系統，家庭增壓系統，別墅供水系統，小型灌溉系統,水處理系統，小型供水系統，汽車循環系統，汽車加熱系統，機床，家用電器，廚房電器,衛浴產品，熱水循環系統等。

廣芯微結合自研芯片UM32MP32低功耗、多功能外圍接口與集成預驅、LDO等特點，開發用于小功率水泵產品的電機控制解決方案，并開放源文件及快速的技術服務，確保客戶基于廣芯微方案開發的產品快速實現量產。

二、硬件方案介紹

硬件版圖：

下圖為廣芯微UM32MP32 小功率水泵方案原理圖及2D版圖。

硬件方案框圖及特點：

1.內置5V LDO Power電源直接輸出至MCU（支持5.5-24V寬電壓輸入）； 2.支持電源防反接電路設計； 3.內置1路運放可直接進行母線電流采樣； 4.內置4路比較器快速直接獲取反電勢信號及硬件過流保護 ； 5.PWM支持與比較器的聯動，異常情況緊急停機保護機制，有效防止功率元器件損壞； 6.內置3P+3N預驅，減少外圍電路及布板空間； 7.豐富的外設接口（SPI/UART/IIC）,支持多傳感器擴展功能； 8.板極ESD設計可靠度可達8KV以上，得益于廣芯微UM32MP32芯片優異的ESD性能；

9.高集成度 高可靠性 低功耗MCU，全部外圍器件只有50個左右（除4*MOS及MCU外都是阻容），大大降低設計及生產成本，降低器件失效不良率。

三、軟件方案介紹

軟件架構： 此方案整個軟件工程分為應用層、System、Common及電機庫。應用層包含系統初始、系統配置、CLI引擎、通用任務、電機控制API、電機任務等。System層包含Startup啟動、中斷服務、時鐘、睡眠與低功耗等。Common層包含消息隊列、軟定時器、延時/串口輸出、實用工具等。電機庫包含PID 環路、換相函數處理、芯片驅動庫等。

軟件設計框圖： 此方案為無感方波控制方案，整體框架分為：

1.IPD初始脈沖位置檢測；

2.反電勢過零檢測，控制電機換相；

3.PWM發波；

4.PID速度/功率/電流閉環控制；

5.故障檢測機制（過流，過壓，欠壓，缺相，堵轉等全功能保護）。

電機算法庫概要：

四、功能參數及測試波形

功能參數：

無感方波控制方案

輸入電壓：DC 5.5-24V

額定功率：<100W

防電源反接電路設計

硬件過流，欠過壓，欠過溫，限/過流，堵轉等全功能保護

缺水保護

測試波形：

五、方案優勢

1.低功耗技術指標

（1）1.2μA @3.0V DeepSleep+RTC 模式，RCL 運行， IO、SRAM 以及寄存器數據保持；

（2）0.9μA @3.0V Stop 模式，所有時鐘停止，IO、 SRAM 以及寄存器數據保持；

（3）50μA/MHz @3.0V @32MHz Active 模式；

（4）3.7μs 快速睡眠喚醒系統。

2.高可靠性，將EMC及ESD性能作為基礎要求融入芯片定義，在設計階段進行針對性優化，并結合板級設計通過了目前所有電控項目的ESD及EMC測試；

3.高集成度，內部集成4路比較器，1路運放，硬件加速器，6 路 PMOS+NMOS Driver， 5V/40mA LDO；

4.分層設計的軟件架構，豐富且成熟的電機算法庫，降低開發設計難度及技術門檻。

審核編輯：劉清