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標題: USB電扇無刷電機改裝 [打印本頁]

作者: 王朗的誘惑 時間: 2019-11-19 00:25
標題: USB電扇無刷電機改裝

(這個分享也同步在我的博客。)

現在USB電扇已經很常見了，網上隨便可以低價買到。里面的電機分為有刷和無刷兩種。我拆過的有刷USB電扇都非常劣質，里面的電機貌似是舊DVD機的拆機貨；而無刷也有優劣之分，有的硅鋼片非常少，銅線也細。這種電扇實在是太疲軟了，不爽啊。必須要改裝！我挑了好久，找到一個質量感覺還可以的電機拿來改裝，分享一下改裝過程。

因為我之前做了一些實驗，把電機和電路板搞完了，所以本文的圖片都是改裝后的電機，不過不影響原理的理解。

所有USB電扇里無刷電機都是雙相無刷電機，用一個霍爾元件換向，電機原理參考這里。改裝之前最好了解電機工作原理，不然出了問題不知道怎么解決。

第1步，拆開電機。

看一下電機背面，會發現電機轉子的轉軸上有一個卡扣，用鑷子把卡扣拆除。

卡扣拆掉后，就可以把轉子拔出來了，注意卡扣很小，不要弄丟。

可以看到霍爾元件和4股銅線頭連到電路板上，其中2股并在一起，共3個焊點。(我這圖里的電機是改裝以后的，只看見3根銅線，實際上剛拆的時候是4根)

第1.5步，電機原理的一點補充。

這里要靠蠻力把定子從塑料座上拆下來，挺費勁的，建議戴上手套，避免硅鋼片把手劃傷。

我改裝后的電路板圖片放在后面，有點亂，不過沒有關系，電路板不重要，不同的電機電路板的畫法是不一樣的，只看我這塊電路板沒有參考價值，要理解原理。

之前的電機原理參考鏈接說明了電機的運行原理，但是沒有電路原理，再加上我這改裝以后的電路板和導線一塌糊涂，所以有必要把原理圖畫一下。我找到了276的數據手冊，276和277差不多，原理一樣的。

電路圖就是這樣，注意線圈A、A'雖然分開繞，但是線是一根，B、B'也是一樣，所以抽頭是4根，有2根并在一起接到VCC(5V)，所以電路板上會有3個焊點。如果理解了之前電機原理參考鏈接里電機運行的規則，就知道線圈A(A')、B(B')是輪流通電的，所以我改裝的目標就是讓線圈A(A')、B(B')同時通電，這樣就可以提高輸出功率。此外，霍爾元件的耐壓雖然能到20V，但是持續電流最大只有0.4A，如果直接給電機提高電壓，霍爾元件會過流燒毀，感興趣的可以嘗試一下，嘿嘿。

第2步，改裝電路。

那么，為了讓線圈同時通電，就必須在每次換向時切換線圈電流方向，顯然，這里最好的選擇是上雙H橋。

上某寶隨便搞個雙H橋模塊，不到5元錢。芯片是MX1508，控制邏輯也很簡單。我只寫出來1路的邏輯，芯片里有2路。

分析下原來的控制邏輯和現在的控制邏輯。

因此，只要把新邏輯套用在雙H橋上就可以了。對應邏輯如下：(太長了，紙不夠用了，這里用表格表示……)

注意電機驅動模塊的IN1和IN4、IN2和IN3分別連到一起。看這個邏輯，是不是和上面的新邏輯一樣。

然后就是電路改裝了，按照上面表格第一行對應關系把線圈、霍爾元件和雙H橋模塊連起來。原來的B2和A2是共用一個焊盤的，現在要分開，所以要割線、刮綠油，創造出來新的焊盤；剩下的地方該割的該刮的也都細心處理下。看我飛線大法。

再說一遍：電機驅動模塊的IN1和IN4、IN2和IN3分別連到一起。

注意霍爾元件內部是開漏輸出，沒有上拉能力，所以DO和DOB要加上拉電阻。 雖然MX1508數據手冊里說控制邏輯電平最高是5V，而我這樣子上拉到VCC肯定超了，不過管它呢，先試試再說，燒了再換，也不貴。后來試過并沒有燒，可能是因為電流很小吧。

第3步，裝回去，通電試機。

管他三七二十一，直接上12V，小風扇它嗖嗖的轉~~~

最后，一點額外的事情。

1. MX1508數據手冊里說功率電路電壓不能超過10V，其實在之前的實驗里我給這個小模塊加過12V電壓，在開始的十幾秒里并沒有燒，后來我聞到了焦味，可能是電機銅線太細了，發熱嚴重，于是我就換成9V電源了。

2. 其實在一開始，我并沒有直接上雙H橋。我一開始了解到是霍爾元件的電流限制了電機的功率，所以給霍爾元件加了2個三極管擴流，給電機上了12V，電機果然轉得快多了。然后我仔細想了想，可以上雙H橋控制，進一步提高功率，然后就有了本文的方案。其實看電路的連接，我覺得把線圈串聯，只上單H橋也是可以的，不過我沒有試過，因為總覺得線圈串聯的功率不如并聯的，不爽。

3. 關于電機反向、調速的控制。看過前面電機原理參考鏈接以后就知道，電機轉動的方向其實與霍爾元件的安裝位置有很大關系，只依靠電路邏輯的改變恐怕很難。而關于調速，在TC276的數據手冊里明確說明，不可以直接把電源PWM調制。而霍爾元件可以輸出電機轉子位置信息，通過位置就可以知道轉速，所以如果要控制轉速，建議上單片機，通過控制線圈每次通電時間來控制轉速。

參考資料：

1. 有了解直流無刷風扇的朋友嗎？有一個問題實在想不通！

2. TC276雙線圈霍爾驅動芯片規格書

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