日本一家著名企業(yè)在設(shè)計(jì) 40W 空氣凈化器時(shí)遇到了難題，它運(yùn)行時(shí)發(fā)出的噪聲的聲壓級(jí)達(dá)到了 35dBA。

35dBA 的聲壓級(jí)不算是很高，在一間非常安靜的屋子里就能測(cè)量到這樣的噪聲水平，我們說(shuō)悄悄話時(shí)也能達(dá)到這樣的響度。一般人可能不會(huì)在意這樣的聲音，但比較敏感的人就很難容忍了，尤其是在他們需要睡眠的時(shí)候，這可能讓他們很煩躁。

在淘寶上能搜索到很多聲壓計(jì)量產(chǎn)品，即使這些產(chǎn)品做得非常專(zhuān)業(yè)，它們能夠測(cè)量的聲壓下限也是 30dB，大概是因?yàn)槟軌蛞鸫蠖鄶?shù)人注意的聲壓范圍下限就在這兒了，測(cè)量再低的數(shù)據(jù)對(duì)很多人來(lái)說(shuō)已經(jīng)沒(méi)有什么必要。

我們都知道日本人對(duì)產(chǎn)品缺陷是很挑剔的，為了讓產(chǎn)品更安靜，他們找到了立锜，立锜提供了一套全新的直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案（核心型號(hào)為 RT7075），直接替換原有方案以后，空氣凈化器的噪音水平便降到了最高 25dBA 以下，下圖就是前后測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)比圖：

數(shù)據(jù)中的橙色部分是采用最初的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案時(shí)測(cè)得的，該方案由一家日本 IC 廠商提供；藍(lán)色部分是采用立锜方案以后測(cè)得的，它幾乎在所有轉(zhuǎn)速情況下都比原有方案表現(xiàn)得更好。實(shí)際的測(cè)試是在聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行的，下圖是測(cè)試時(shí)獲得的現(xiàn)場(chǎng)照片，不是很清晰，但也能看得很明白，所有的外來(lái)干擾都被屏蔽掉了，這樣就保證了測(cè)試結(jié)果的客觀性，不會(huì)像我們說(shuō)說(shuō)悄悄話的聲音有多大一樣，是完全憑自己的主觀感覺(jué)來(lái)做判定的。

實(shí)際上關(guān)于悄悄話的音量等級(jí)還是有評(píng)估數(shù)據(jù)的，我在網(wǎng)上查到的數(shù)據(jù)范圍是 20-40dB，具體落在那里，這就看當(dāng)事人的狀況了。由于兩個(gè)聲音的響度有 5dB 的差異時(shí)人耳就能感覺(jué)到明顯的不同，立锜方案使機(jī)器的最高噪聲一下子降低了 10dB 以上，這便是非常明顯的改善了，自然得到了客戶(hù)的認(rèn)同和采用。

一臺(tái)空氣凈化器的噪聲源可能有好幾個(gè)，一為氣道，二為風(fēng)機(jī)葉片，三為電機(jī)，在上述的替換中氣道、葉片都無(wú)變化，剩下的就只有電機(jī)了。

想要電機(jī)無(wú)聲運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就不能有任何振動(dòng)發(fā)生，這需要其定子和轉(zhuǎn)子之間的精密配合才能實(shí)現(xiàn)。

立锜科技直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案是以 ARM Cortex-M0 32 位 MCU 為核心的，外圍集成了高精度的 ADC、DAC、電流檢測(cè)器、通訊接口、看門(mén)狗定時(shí)器和可控制生成正弦電流的 PWM 信號(hào)發(fā)生器等必要的外圍接口，控制系統(tǒng)運(yùn)行的系統(tǒng)固件就存放在芯片中集成的存儲(chǔ)器里，它們是可以反復(fù)改寫(xiě)的。如果從引腳配置來(lái)看，這種電機(jī)控制器（RT7100）與一片普通的 MCU 并無(wú)不同，如下圖所示：

只有把這個(gè)控制器和門(mén)極驅(qū)動(dòng)器、功率元件及電機(jī)負(fù)載等連接起來(lái)的時(shí)候，我們才能比較清楚地看到它的應(yīng)用目的：

下圖可以讓我們一覽它的內(nèi)部組件：

用戶(hù)在使用普通的 MCU 時(shí)需要自行設(shè)計(jì)軟件代碼，可編寫(xiě)電機(jī)控制軟件對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)并不容易，所以立锜銷(xiāo)售的電機(jī)控制器都是預(yù)先寫(xiě)入可用程序了的。這種嵌入式的程序由于固化于芯片中，因而有一個(gè)特別的詞來(lái)對(duì)它進(jìn)行表達(dá)，這便是“固件”，所對(duì)應(yīng)的英文單詞是 firmware，與 software（軟件）、hardware（硬件）恰好形成對(duì)照，而這種解釋也是我自己推理得出的，不知道軟件行業(yè)是否也這樣進(jìn)行解釋?zhuān)驗(yàn)樵谖覐氖萝浖O(shè)計(jì)的時(shí)候還沒(méi)有固件這一說(shuō)法，那時(shí)只會(huì)說(shuō)“軟件”或是“程序”。

立锜電機(jī)控制軟件的核心是磁場(chǎng)矢量的控制算法，這在英文里有一個(gè)稱(chēng)呼叫 Field Oriented Control，簡(jiǎn)稱(chēng) FOC。名稱(chēng)中的 Oriented 是很重要的，它說(shuō)明要對(duì)磁場(chǎng)的方向進(jìn)行定位，因?yàn)殡姍C(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)是不變的，你要驅(qū)動(dòng)它旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)它的磁場(chǎng)就必須是旋轉(zhuǎn)的，而且兩者必須同步，否則就會(huì)發(fā)生不必要的抖動(dòng)，甚至可能出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。下面的動(dòng)圖是我從網(wǎng)上淘來(lái)的，從中可以看出轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)是如何旋轉(zhuǎn)的，該磁場(chǎng)和定子線圈之間的關(guān)系也可以看出來(lái)：

當(dāng)三個(gè)定子線圈中分別通過(guò)不同的電流時(shí)，它們也分別生成了一個(gè)特定的磁場(chǎng)，而這些磁場(chǎng)合成起來(lái)的磁場(chǎng)就成了驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的因素，它通過(guò)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)將作用力施加在轉(zhuǎn)子上，轉(zhuǎn)子也就在這樣的力的作用下有了特定的運(yùn)動(dòng)。將這些磁場(chǎng)分別用矢量來(lái)表達(dá)，就有了下面的動(dòng)圖可以用來(lái)做參考，需要說(shuō)明的是這個(gè)圖也是從網(wǎng)上淘來(lái)的，我得在這里對(duì)它們的制作者表達(dá)感謝。

只要最后合成的矢量總是以相同的速度在一個(gè)圓周上勻速運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)就是平穩(wěn)無(wú)抖動(dòng)的，因而也不會(huì)有抖動(dòng)噪聲出現(xiàn)，這時(shí)候流過(guò)各個(gè)線圈的電流的波形就是一個(gè)典型的正弦信號(hào)的樣子。從某種意義上可以這樣說(shuō)，判斷一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器性能如何的方法就是測(cè)量其電流波形，它越接近正弦，則它的性能越好，反之則很難這樣去想了。測(cè)量立锜直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器獲得的電流波形是這樣的：

由于獲得低頻正弦波相對(duì)較難，所以這個(gè)波形是在電機(jī)轉(zhuǎn)速為 150rpm 時(shí)進(jìn)行的，這樣也能讓你知道在這件事情上立锜人做得確實(shí)不錯(cuò)。而在相同條件下對(duì)其他品牌的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行測(cè)量，得到的波形就沒(méi)有這么美觀了，下面的兩幅圖形就是這樣得來(lái)的。

由于不穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)帶來(lái)的振動(dòng)會(huì)直接在電機(jī)軸上表現(xiàn)出來(lái)，所以觀察電機(jī)軸的振動(dòng)信號(hào)也是有意義的。前述的日本廠商就進(jìn)行了這樣的測(cè)量，測(cè)量所得的振動(dòng)信號(hào)的頻譜圖如下：

這是使用立锜方案時(shí)的測(cè)量結(jié)果，振動(dòng)幅度為 1470mm，而原有方案所導(dǎo)致的振動(dòng)幅度則達(dá)到了 2060mm，相對(duì)來(lái)說(shuō)其性能就要差一些，其頻譜分布如下圖所示：

立锜科技為市場(chǎng)提供的直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案由電機(jī)控制器、門(mén)極驅(qū)動(dòng)器、功率元件等產(chǎn)品以及由電機(jī)控制器和門(mén)極驅(qū)動(dòng)器集成在一起的二合一產(chǎn)品和將電機(jī)控制器、門(mén)極驅(qū)動(dòng)器及功率元件都集成在一起的三合一產(chǎn)品組合而成，組成完整的電機(jī)控制系統(tǒng)所需要的 PFC 控制器、電源轉(zhuǎn)換器等產(chǎn)品也都齊備，因而可以滿(mǎn)足客戶(hù)在應(yīng)用上的所有需求，請(qǐng)有需要者和立锜聯(lián)絡(luò)，獲取相關(guān)的產(chǎn)品和業(yè)務(wù)信息，加速自己的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)程。最重要的還是要讓產(chǎn)品的性能更好一點(diǎn)，這是我們大家都希望的，也希望立锜不會(huì)讓你失望。