MCU應用方案

CKS32F103CB應用于散熱風機控制器產品方案

第六十二期 2025.09.01

項目方案概述

通用散熱風機控制器，采用無感矢量控制算法，使用了閉環的Luenberger觀測器 + PLL估計角度。本方案在高速應用中具有較強的魯棒性，適用于風機類負載，且方案具有噪聲小、壽命長、能效高，電機運行平穩等優點。

圖1 硬件PCB實物圖

功能特點

本方案采用速度外環+電流內環雙閉環PI算法，實現恒定轉速控制，適用于表貼式（SPMSM）和凸極式（IPMSM）永磁同步電機。數據處理采用標幺化方式，最大限度的發揮無浮點主控MCU性能，FOC運行周期可低至35us。基于CKS32F103CB的無感FOC控制方案框圖如下：

圖2 方案框圖

硬件采用CKS32F103CB高性能主控，支持雙電阻、三電阻采樣，支持電機順逆風啟動，支持過流、過壓、欠壓保護等功能。CKS32F103CB作為主控芯片，內置2路12bit高精度ADC，轉換速度快，精度高。芯片高可靠、強抗靜電，強抗干擾等特點，為系統提供了很好的保護功能，能確保系統在惡劣的電磁干擾環境下安全運行。具體設計規格如下圖所示：

表1 設計規格

電機運行驗證

本方案選用CKS32F103CB主控實現無位置傳感器FOC驅動控制，以下為實際電機運行的電流波形圖。

圖3為從靜止狀態開始開環啟動，加速后進入閉環控制的相電流波形圖；圖4為電機在順風時切入閉環控制的相電流波形圖。

圖3 開環靜止啟動進入閉環控制

圖4 電機順風啟動

由以上實驗調試結果可以得知，CKS32F103CB微處理器的指令周期，PWM分辨率及ADC精準度可以完全實現電機磁場導向控制較高的運算與量測需求，達到精準的電流及轉速控制，并能充分發揮三相永磁同步電機的高能效和超靜音效果。