优化风扇解决方案的能效分析（优化风扇解决方案的能效要求）

为了减少家庭能源消耗，吊扇和其他家用风扇正在从大型、重型单相交流感应电机(ACIM) 转向更小、更轻、更高效的三相无刷直流(BLDC) 或具有更高功率密度的永磁电机。磁同步电机（PMSM）。

优化您的风扇解决方案

从高压单相ACIM 电机更改为低压三相PMSM/BLDC 电机需要两级功率转换电路。首先，反激式整流器电路将90265 VAC 输入电源转换为中间直流电压。该电压用于旋转BLDC 或PMSM 电机，因此其电压范围应与预期电机相匹配。在我们的吊扇参考设计中，中间电压设置为32 伏。

对于反激电路来说，保持高功率因数校正（PFC）比也很重要。即使在低风扇速度下，我们的参考设计也能将PFC 维持在0.9 或更高。这样做可以减少电源系统的负载，并避免PFC 低于该负载时可能产生的罚款或额外费用。

然后，中间的32 V 通过MCP10 峰值电流模式PWM DC/DC 转换器降低至16331 V。它用于高效地为三个MIC4605 半桥MOSFET 栅极驱动器供电，这些驱动器根据dsPIC 数字信号控制器(DSC) PWM 输出的指示打开和关闭六个MOSFET。通过高效的MIC10 低压差(LDO) 稳压器，3V 电压进一步降至3.5205V，该稳压器为dsPIC DSC 电机控制器本身供电。

参考设计中使用的组件经过精心挑选，以优化物料清单(BOM)，以实现最少的组件数量和最低的成本。例如，高度集成的dsPIC33CK64MC102 DSC包括两个用于电机相电流放大的运算放大器和一个用于检测过流情况的比较器，从而节省了使用外部电路的空间和成本。单电流实施方案取代了双分流器或三分流器电机相电流测量电路，进一步降低了成本和空间。由此产生的紧凑型圆形10 厘米直径板安装在典型风扇电机的顶部，类似于实际的最终产品解决方案。 BOM 还符合中国RoHS 50 和欧盟REACH 标准。

为了实现最大能源效率、最大电机扭矩输出和安静运行，dsPIC DSC 运行具有正弦PWM 输出的先进磁场定向控制(FOC) 算法。初始位置检测(IPD) 软件算法可确保风扇在启动时沿正确方向移动。当风扇逐渐减弱或需要改变风扇方向时，飞行启动和制动算法可提供平稳的重新启动。

为了支持进一步定制，在板边缘引入了四个通用输入/输出(GPIO) 引脚。这些引脚可以通过软件配置为通用异步接收器发送器(UART) 或串行外设接口(SPI) 或用于输入捕获功能。这允许用户创建与各种传感器或通信协议（例如红外(IR)、蓝牙、Wi-Fi 或专有家庭自动化协议）的接口。

该低压吊扇参考设计提供了针对能源效率进行优化的风扇解决方案。您可以以300 RPM 的速度运行吊扇，并且仅消耗约17.5W 的功率，这与两个LED（相当于60W）灯泡所需的功率大致相同。使用此参考设计作为起点，可以在很短的时间内创建理想的风扇解决方案。

审稿编辑：郭婷