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USB电扇无刷电机改装

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楼主
(这个分享也同步在。)
现在USB电扇已经很常见了,网上随便可以低价买到。里面的电机分为有刷和无刷两种。我拆过的有刷USB电扇都非常劣质,里面的电机貌似是旧DVD机的拆机货;而无刷也有优劣之分,有的硅钢片非常少,铜线也细。这种电扇实在是太疲软了,不爽啊。必须要改装!我挑了好久,找到一个质量感觉还可以的电机拿来改装,分享一下改装过程。
因为我之前做了一些实验,把电机和电路板搞完了,所以本文的图片都是改装后的电机,不过不影响原理的理解。
所有USB电扇里无刷电机都是双相无刷电机,用一个霍尔元件换向,电机原理参考这里。改装之前最好了解电机工作原理,不然出了问题不知道怎么解决。
第1步,拆开电机。
看一下电机背面,会发现电机转子的转轴上有一个卡扣,用镊子把卡扣拆除。

卡扣拆掉后,就可以把转子拔出来了,注意卡扣很小,不要弄丢。

可以看到霍尔元件和4股铜线头连到电路板上,其中2股并在一起,共3个焊点。(我这图里的电机是改装以后的,只看见3根铜线,实际上刚拆的时候是4根)

第1.5步,电机原理的一点补充。
这里要靠蛮力把定子从塑料座上拆下来,挺费劲的,建议戴上手套,避免硅钢片把手划伤。
我改装后的电路板图片放在后面,有点乱,不过没有关系,电路板不重要,不同的电机电路板的画法是不一样的,只看我这块电路板没有参考价值,要理解原理。
之前的电机原理参考链接说明了电机的运行原理,但是没有电路原理,再加上我这改装以后的电路板和导线一塌糊涂,所以有必要把原理图画一下。我找到了,276和277差不多,原理一样的。

电路图就是这样,注意线圈A、A'虽然分开绕,但是线是一根,B、B'也是一样,所以抽头是4根,有2根并在一起接到VCC(5V),所以电路板上会有3个焊点。如果理解了之前电机原理参考链接里电机运行的规则,就知道线圈A(A')、B(B')是轮流通电的,所以我改装的目标就是让线圈A(A')、B(B')同时通电,这样就可以提高输出功率。此外,霍尔元件的耐压虽然能到20V, 但是持续电流最大只有0.4A,如果直接给电机提高电压,霍尔元件会过流烧毁,感兴趣的可以尝试一下,嘿嘿。
第2步,改装电路。
那么,为了让线圈同时通电,就必须在每次换向时切换线圈电流方向,显然,这里最好的选择是上双H桥。
上某宝随便搞个双H桥模块,不到5元钱。芯片是MX1508,控制逻辑也很简单。我只写出来1路的逻辑,芯片里有2路。

分析下原来的控制逻辑和现在的控制逻辑。
因此,只要把新逻辑套用在双H桥上就可以了。对应逻辑如下:(太长了,纸不够用了,这里用表格表示……)
注意电机驱动模块的IN1和IN4、IN2和IN3分别连到一起。看这个逻辑,是不是和上面的新逻辑一样。
然后就是电路改装了,按照上面表格第一行对应关系把线圈、霍尔元件和双H桥模块连起来。原来的B2和A2是共用一个焊盘的,现在要分开,所以要割线、刮绿油,创造出来新的焊盘;剩下的地方该割的该刮的也都细心处理下。看我飞线大法。
再说一遍:电机驱动模块的IN1和IN4、IN2和IN3分别连到一起。
注意霍尔元件内部是开漏输出,没有上拉能力,所以DO和DOB要加上拉电阻。 虽然MX1508数据手册里说控制逻辑电平最高是5V,而我这样子上拉到VCC肯定超了,不过管它呢,先试试再说,烧了再换,也不贵。后来试过并没有烧,可能是因为电流很小吧。

第3步,装回去,通电试机。

管他三七二十一,直接上12V,小风扇它嗖嗖的转~~~
最后,一点额外的事情。
1. MX1508数据手册里说功率电路电压不能超过10V,其实在之前的实验里我给这个小模块加过12V电压,在开始的十几秒里并没有烧,后来我闻到了焦味,可能是电机铜线太细了,发热严重,于是我就换成9V电源了。
2. 其实在一开始,我并没有直接上双H桥。我一开始了解到是霍尔元件的电流限制了电机的功率,所以给霍尔元件加了2个三极管扩流,给电机上了12V,电机果然转得快多了。然后我仔细想了想,可以上双H桥控制,进一步提高功率,然后就有了本文的方案。其实看电路的连接,我觉得把线圈串联,只上单H桥也是可以的,不过我没有试过,因为总觉得线圈串联的功率不如并联的,不爽。
3. 关于电机反向、调速的控制。看过前面电机原理参考链接以后就知道,电机转动的方向其实与霍尔元件的安装位置有很大关系,只依靠电路逻辑的改变恐怕很难。而关于调速,在TC276的数据手册里明确说明,不可以直接把电源PWM调制。而霍尔元件可以输出电机转子位置信息,通过位置就可以知道转速,所以如果要控制转速,建议上单片机,通过控制线圈每次通电时间来控制转速。

参考资料:
1. 有了解直流无刷风扇的朋友吗?有一个问题实在想不通!
2.

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