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静音洁净 智控生活 | 极海G32M3101空气净化器参考方案

海阔天空的专栏 • 来源:厂商供稿 • 作者:厂商供稿 • 2026-03-09 10:56 • 次阅读
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在消费升级的浪潮下,空气净化器等小家电产品正从基础功能型向高品质体验型快速迭代。电机作为其核心部件,传统采用的方波控制技术正逐渐被磁场定向控制(FOC)技术所取代。因为FOC技术能显著提升电机运行平滑度,有效降低设备噪音,为用户营造更舒适的家居环境。

随着产品向小型化、集成化、智能化方向演进,传统“MCU+外置驱动”分立式FOC方案,暴露出BOM成本高、PCB占用空间大、系统复杂度高等问题,已难以满足新一代空气净化器产品的设计需求。

图1:G32M3101空气净化器封面.png

G32M3101空气净化器参考方案

极海推出了G32M3101空气净化器参考方案,专为空气净化器及类似风机应用量身打造的高集成电机控制方案,其搭载G32M3101电机控制SoC,采用Cortex-M0+内核,单芯片集成40V 3P+3N栅极驱动器及5V/60mA LDO,实现 “MCU + 驱动 + 电源” 三合一高集成架构,大幅精简外围电路、缩小PCB尺寸、降低系统复杂度与BOM成本。

同时,借助芯片内置的DIV/MULT硬件算法加速单元,高效执行FOC算法,让电机运行更平滑、噪音更低,助力客户打造静音、稳定、高品质的空气净化器产品。

图2:G32M3101空气净化器方案板.jpg

方案介绍:

• 便捷供电设计:G32M3101支持24V电压直接输入,利用片内集成的LDO为MCU内核供电,驱动功率开关管,无需复杂的外部电源转换电路,大幅简化系统供电架构;

•灵活调速与转速反馈:通过GTMR(通用定时器)捕获外部输入的PWM频率作为速度命令,实现电机转速的实时调节;同时通过BTMR(基本定时器)输出PWM频率,实时反馈电机当前运行转速,便于系统精准监控;

• 智能启停控制:当用户输入转速命令超过或低于设定阈值时,电机将自动启动或关闭;

• 精准电流检测与控制:电机运行过程中,通过芯片内置的高性能运算放大器及采样电路,实时采集电机相电流数据,经坐标变换处理后,可精确控制电机的力矩电流大小及相位;

• 高效FOC控制算法,通过ATMR(高级定时器)输出三路互补PWM波,驱动逆变器开关元件,实现精准的电机矢量控制。

图3:G32M3101空气净化器应用框图.jpg

同时,极海提供完善的算法库包含坐标变换、矢量控制核心函数、数学库及观测器库函数等,无需客户开发核心算法,可大幅降低开发门槛;配备灵活的参数配置工具,支持用户对电机核心电气参数、统一标定参数进行快捷配置;提供低速/高速观测器参数配置,可灵活设定顺逆风启动参数设定以及IPD(初始位置检测)启动使能,适配不同应用场景需求。

图4:电机运行时电流波形图.jpg

电机运行时电流波形图

方案优势:

• 高集成度SoC设计:单芯片集成MCU+Gate Driver+LDO,大幅减少外围元器件,有效降低BOM成本与PCB占用面积,适配小家电小型化、集成化设计需求;

• 双电阻无感FOC控制:采用双电阻采样无感矢量FOC控制,降低电机运行噪音,提升电机运转平滑度,优化产品使用体验;

• 高级启动与观测策略:支持多观测器+PLL协同运行,具备开环/闭环启动、顺逆风启动(迎风/逆风状态下平稳切入)、IPD初始位置检测等高级功能,轻松适应风机类负载的复杂工况;

• 双闭环精准控制:支持速度闭环与功率闭环双重控制机制,可实时调节电机运行状态,确保空气净化器在不同滤网损耗状态下风量的稳定性;

• 完善的保护机制:芯片集成过流、过压、欠压、堵转等多种安全保护功能,可实时监测系统运行状态,提升整机运行可靠性;

• 静音舒适体验:充分发挥FOC算法优势,消除电机换相噪音,满足卧室、书房等场景对静音的严苛要求。

G32M3101电机控制SoC介绍

图5:G32M3101芯片特性.png

高效内核与算法加速:基于Cortex-M0+,工作主频64MHz,集成电机控制专用的32/32-bit除法器(支持有符号/无符号运算),大幅加速FOC算法中的除法运算与数学处理;

• 高集成度设计:内置40V 3P+3N栅极驱动器与5V/60mA LDO,直接驱动MOS管为系统供电,简化整体电源设计;

• 高性能ADC与DMA:配备最大2MSPS采样率的12-bit高精度 ADC,支持DMA模式,可将量化数据直接搬运至存储数组;由TMR1的TRGO0信号触发采样,降低CPU负载,确保采样的实时性与同步性;

• 高精度模拟外设:集成2个运算放大器(OP-Amp),用于精准采样电机电流;2个可编程模拟比较器(COMP)用于硬件级过流异常检测,响应速度快,可及时规避电机及芯片损坏风险;

• 丰富的通信接口:集成UART、SPI接口,可灵活拓展IoT模组、PM2.5传感器及显示面板,满足智能家电、小型电机等的多样化功能需求;

• 灵活的封装选择:提供QFN32、SSOP24、SSOP28及LQFP32多种封装选择,适配不同产品标准与PCB空间限制,满足从超小型化设计到标准板型的多样化需求。

高性能SoC+算法赋能

助力行业降噪增效、灵活开发

面向空气净化器及智能家电应用市场,极海推出的G32M3101空气净化器参考方案,凭借“高集成度SoC+优化算法库”的组合优势,解决了传统方案体积大、噪音高、开发难的问题。不仅实现了高可靠的混合信号处理与电机FOC控制,更通过多样化的封装选择,灵活适应客户产品设计需求。

未来,极海将持续深耕电机控制技术的创新,通过完善的生态系统与全方位的技术支持,助力客户缩短产品上市周期,全面提升终端产品的市场竞争力。

图6:咨询.png

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