智能洗地机助力轮驱动：晶丰明源LKS32MC03x系列MCU全向助力，高效随行
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智能清洁电器持续升级，洗地机的竞争早已不止停留在吸力、续航或外观设计。作为影响用户体验的关键环节，助力轮系统正在从“移动部件”转变为集动态感知、实时响应与智能控制于一体的核心行走系统。尤其在中高端家用洗地机场景中，全场景自适应助力、毫秒级扭矩响应和智能推拉助力，已经成为产品差异化的重要方向。
家用洗地机普遍采用模块化集成设计，将助力算法、电机驱动与轮体结构整合为标准驱动轮模组，通过整机主控与助力轮协同控制，可快速适配不同净重、续航的整机平台。这不仅能让用户在推拉时几乎感受不到机身重量、清洁更省力，也能帮助终端客户降低整机底盘调校难度、提升量产一致性。
凌鸥创芯推出基于LKS32MC03x 系列高性能MCU 的智能洗地机助力轮驱动方案，采用48MHz Arm® Cortex®-M0 内核与丰富外设资源，结合高精度传感器实时感知电角度，支持转矩控制、转速控制、位置控制三大核心控制模式，兼顾精准控制与低噪运行，打造了集合MCU、算法、软件及工具链在内的完整电机驱动方案。
主控芯片LKS32MC03x系列LKS32MC03x 系列 MCU 采用 48MHz Arm® Cortex®-M0 内核，内置 32bit 硬件除法协处理器与单指令周期乘法器，可满足助力轮应用对实时控制性能的需求。芯片集成 4KB RAM、32KB Flash 及预取指 Cache，并配备 12bit 高速 ADC、内置压摆率 5V/μs 的 OPA（支持单/双电阻采样）、8bit 多量程 DAC 及比较器等模拟外设资源。
同时，LKS32MC03x 系列支持 UART、SPI、I²C 等多种通信接口，内置 ±1% 高精度 RC 时钟，可增强控制时序一致性。此外，芯片还具备较好的抗 ESD 与 EFT 能力，可满足复杂应用环境下的稳定运行需求。
助力轮驱动方案差异化优势晶丰明源洗地机助力轮方案在全场景自适应、毫秒级响应与低功耗耐用三大核心需求之间实现了良好平衡。无论是整机厂商关注的开发效率、量产一致性，还是终端用户关注的推拉手感与耐用性，该方案都具备较高适配价值。
图1. 方案应用拓扑与评估板
多重保护层层设防 助力手感稳定如初-
集成过欠压、硬件/软件过流、温度、堵转等多重保护机制，异常工况自动保护
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支持刹车功能，突发状况快速锁止，保障使用安全
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助力手感符合人体工学，推拉力度自然省力
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搭载高精度启动算法，静止加速无顿挫，启停瞬间手感柔和
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正反转切换转速无超调，全速域运行平稳如一
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集成转矩环、转速环、位置环，扭矩输出精准、速度响应迅捷、位置控制可靠
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三环深度协同，一套方案覆盖清洁全场景
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支持通过电机4pin接口直连进行OTA固件升级
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程序迭代与售后维护无需拆卸轮组，大幅降低运维复杂度
驱动方案性能测试
利用LKS32MC03x系列助力轮驱动方案，在标准台架上对助力轮模组进行全工况带载测试，关键性能数据如下：
• 峰值效率：66.7% @ 64 mN·m / 355 rpm
• 最大输出功率：5.196 W @ 224.6 mN·m
• 最高转速：400 rpm @ 轻载工况
• 高效区间：50%以上效率覆盖转矩范围约20～200 mN·m
测试曲线表明，助力轮在变负载典型工况下均保持平稳运行，电流与输入功率随负载线性增长且无异常跳变，转速下降平滑无突变，实测数据验证了助力轮模组在全工况下的稳定性与高效性。
图3. 助力轮电机性能测试曲线正反转与低速特性家用洗地机助力轮在日常清洁使用中频繁面临推拉切换（正反转交替）及微动慢推（低速运行）等工况，对控制系统的响应速度与低速稳定性提出了严苛要求，通过实测速度曲线和霍尔输出曲线，验证助力轮模组在正反转切换及低速运行下的优异动态表现。
图4. 左右滑动查看波形
正反转切换无超调 在正转切换至反转的瞬态过程中，转速曲线平滑过零，无过冲、无振荡，换向手感流畅不突兀。
低速性能优异 在低速运行区间（<100 rpm），转速控制稳定，无明显抖动或卡顿现象，微动推拉依然细腻跟手。
响应迅速 换向指令发出后，能够在毫秒级时间内完成转矩方向反转，用户几乎感受不到延迟。
串口通信：三种控制模式随心切换LKS32MC03x系列助力轮驱动方案集成了标准串口通信接口，支持与3.3V/5V主控芯片直接互连，无需额外电平转换电路，大幅简化整机硬件设计。通过串口指令，上位机可实时切换电流环、速度环、位置环三种控制模式，满足助力轮在不同工况下的精准控制需求。其中电流环用于转矩精准输出，速度环保障转速平稳跟随，位置环实现角度精确定位——三环灵活配置，可根据产品定位自由匹配最合适的助力策略。
应用示例：以上位机控制助力轮以目标转速运行为例，仅需通过串口发送三条指令即可完成：
1. 发送使能：使能驱动，系统进入待命状态
2. 切换模式：选择速度环控制模式
3. 设定转速：设定目标转速为400 rpm
执行上述指令后，助力轮将自动加速至400 rpm并保持稳速运行。同理切换至电流环或位置环模式后，亦可分别通过发送转矩指令或角度指令实现对应控制。
LKS32MC03x系列助力轮驱动方案支持通过电机4pin接口直连进行OTA固件升级，无需拆装助力轮模组即可完成程序迭代，大幅降低售后维护复杂度与时间成本。
从高集成度电机驱动MCU，到覆盖启动、运行、保护与升级的完整助力轮方案，晶丰明源为家用洗地机打造了高性能、高集成、高性价比的一站式行走控制平台。该方案不仅集成了多重保护、刹车功能、OTA免拆升级等实用特性，更通过三环全集成控制与人体工学助力曲线实现精准的随动响应———让消费者在平地清洁时体验丝滑轻盈，在启停转向时感受精准跟手，真正满足现代家庭对省力、智能、可靠耐用的多元化需求。
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关于凌鸥创芯
南京凌鸥创芯成立于2015年8月，是一家专注于控制及驱动集成电路及总体解决方案设计的国家高新技术企业。公司核心业务为微控制器芯片(MCU)、预驱(Gate Driver)、以及电源模块(IPM) 。拥有一支经验丰富、多学科、综合能力强的专业技术团队，具备各种电机控制算法、应用方案及特种电机的开发能力。公司通过不断进行技术创新，秉承为天地立芯、为控制塑魂的使命，致力于提供极高性价比的产品、卓越的技术服务，繁荣电控生态、领航电控未来。
来源：凌鸥创芯微信公众号（原文链接）
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