基于晶丰明源LKS32MC03x系列MCU的家用油烟机变频控制解决方案
如今，油烟机早已不只是简单的排烟工具，而是集成了高效净化、智能控制、低噪运行的厨房核心家电，变频化更是成为中高端产品的标配。在家用油烟机领域，变频效果的核心，在于对风机的精准控制。行业普遍采用模块化设计，将不同的变频功能组合为标准模块，快速搭建覆盖不同价格档位的产品矩阵，既方便消费者选择，也能帮助厂商精简研发、提升量产效率，加速变频技术的普及。
晶丰明源重磅推出基于LKS32MC03x/07x 系列高性能 MCU的高性价比家用油烟机变频解决方案。凭借48MHz Arm Cortex-M0内核与丰富外设，采用BP神经网络风量拟合算法，支持恒转速、恒功率、恒转矩、恒风量四大核心控制模式，兼顾精准控制与低噪运行，实现“高集成MCU芯片+算法+软件+工具链”的一站式电机驱动方案。
01高性能LKS32MC03x系列MCU核心
LKS32MC03x系列MCU搭载48MHz Arm Cortex-M0高性能内核，集成32 bit硬件除法协处理器与单指令周期乘法器。存储资源配置4KB RAM与32KB Flash，并内置预取指Cache。模拟外设方面，集成12 bit高速ADC与压摆率达5V/μs的内置运算放大器(OPA)，支持单/双电阻电流采样;同时内置8 bit多量程(1.2V/3V/4.8V)DAC及高速比较器，满足多样化信号调理需求。
通信接口层面，全面支持UART、SPI、I²C等主流协议，系统扩展能力灵活。芯片内置±1%高精度RC时钟，显著增强控制时序的一致性。此外，该系列MCU具备卓越的抗静电放电(ESD)与电快速瞬变脉冲群(EFT)能力，可从容应对严苛电气环境下的可靠性挑战，广泛适用于变频油烟机、高压风机水泵等电机驱动应用场景。
02高性能MCU助力家用油烟机方案落地
图1左侧展示了基于LKS32MC03x的家用变频油烟机控制拓扑，右侧为LKS32MC037M家用油烟机DEMO评估板实物。
图1. 方案控制拓扑及DEMO评估板
变频油烟机新算法平台应用方案 SDK 全新升级:
四大核心控制模式——恒转速、恒功率、恒转矩、恒风量，实现对风机运行状态的精准闭环调控;
无极调速 + 多档位自由切换，灵活适配不同负载工况下的运行需求;
实时电机状态监控——搭载神经网络拟合算法，实现精准实时风量控制，让排烟更智能、更高效。
图2. 油烟机新平台应用方案SDK
03采用LKS32MC03xMCU的家用油烟机方案
基于LKS32MC03x系列的家用油烟机解决方案，在集成度、性能、功能及保护方面全面适配实际应用场景，助力工程师实现高效开发，确保产品长期稳定运行。
高度集成化设计，硬件防护坚实可靠
内置运算放大器，支持双电阻采样
集成DAC与比较器，支持FO过流保护机制
MCPWM带硬件封锁功能，可实现高可靠性硬件过流保护，无需软件介入，从底层规避故障风险
卓越运行性能，启动平稳快速
搭载稳定可靠的增强型反电动势观测器，支持静止快速启动、卡住启动不失步
具备领先的逆风启动能力，面对逆风大负载可实现平稳启动，完美应对厨房复杂排烟工况
功能丰富完备，开发调试高效便捷
兼容电流环、速度环、功率环控制，支持自动弱磁控制与风量拟合算法
支持五段式/七段式SVPWM灵活切换，采用分层软件架构，接口丰富、扩展灵活
配套公司软件上位机LKSSCOPE，显著提升开发效率，节约调试成本
多重保护机制，保障运行无忧
硬件过流、过压/欠压保护功能
集成软件过流、缺相保护、堵转保护等多重故障保护功能
全方位保障油烟机整机运行稳定性，降低售后风险
04精准选型指导，适配差异化需求
针对家用油烟机变频控制的多样化需求，晶丰明源提供两款核心MCU选型，可根据实际研发需求灵活选择。LKS32MC03x系列MCU适用于单变频油烟机方案，LKS32MC07x系列性能更为强劲，可满足主控与变频一体化等复杂应用场景。
图3. 产品选型
05实测性能验证，实力眼见为实
LKS32MC03x油烟机方案历经多项实测，表现优异。使用公司自研示波器软件LKSScope，可实现图形化调试，实时观测电机电流、角度等波形变化趋势，方便参数调整与状态监控。该上位机软件免费开源给客户使用。
图4. LKS调试软件界面
启动性能：静启快，逆风起稳
静止与卡住启动
图5. 静止快速启动与卡住松手启动
顺风启动
图6. 连续顺风启动
逆风启动
基于DQ轴的观测器低速收敛快，能从静止快速切入角度闭环，转速提升迅速。逆风启动过程分为四个阶段精准控制：
刹车采集电流解析初速度，切入观测器;
观测器闭环控制速度下降;
低速切换为IF(电流频率比)拖动至正转状态;
最终正转切入观测器闭环，完成启动过程。
通过D轴电流抵消发电功率，避免母线电压抬升。
图7. 逆风启动示波器波形及上位机波形
弱磁控制：响应快，风量稳
弱磁环控制平滑稳定。当油烟机遇到快速堵风口的情况，弱磁环能快速响应，有效保证风量稳定，避免排烟效果骤降。
图8. 大功率快速堵风口弱磁环响应
风量拟合：更准确，更高效
采用基于BP神经网络的风量拟合技术，相较于传统查表法，风量估算更加平滑精准，且大幅减少测试工作量。
图9. 基于BP神经网络的风量拟合
配合自研风量拟合工具，开发者仅需导入电机转速与功率的测试数据，工具即可自动生成拟合曲线与曲面函数代码，直接复制移植至程序中即可应用，显著提升开发效率。
图10. 自研风量拟合工具
通过风量实验室采集得到的功率和转速值，结合自研的神经网络恒风量拟合工具生成控制算法，将风量控制在15m³/min的控制效果如下表所示，通过该算法做恒风量控制环路或者在功率环控制的基础上实时向主控反馈当前的风量值。
图11. 15m³/min恒风量控制效果
从一颗高集成度的LKS32MC03x/07x系列MCU，到覆盖算法、软件架构、工具链的完整解决方案，晶丰明源为家用变频油烟机行业打造了高性能、高集成度、高性价比的一站式控制平台。该方案深度融合了恒转速、恒功率、恒转矩、恒风量等多种控制模式，并创新性地引入神经网络拟合算法实现实时精准风量调节，让消费者在烹饪时尽享强劲排烟效果，在静音模式下体验宁静厨房环境——全面契合现代家庭对变频化、智能化、高稳定性的多元化期待。
晶丰明源
上海晶丰明源半导体股份有限公司(股票代码：688368)，成立于2008年10月，是专业的电源管理和控制驱动芯片供应商。公司总部位于上海，在杭州、成都、南京、上海、海南和香港设有子公司，在深圳、厦门、中山、东莞、苏州等15个城市设有客户支持中心。
晶丰明源专注于电源管理和电机控制芯片的研发和销售，坚持自主创新，产品覆盖AC/DC电源管理芯片、DC/DC电源管理芯片、电机控制驱动芯片、LED照明驱动芯片等，广泛应用于家电、手机、个人电脑、服务器、基站、网通、汽车、智能照明、工业控制等领域。
晶丰明源坚持“创芯助力智造，用心成就伙伴”的使命，为行业发展而拼搏，为国家强盛而立志，在技术领先的领域推动行业进步，在国产落后的领域奋力缩小差距，铸就时代芯梦想!
*本文提及的测试结果是在实验室条件下真实测试下得出，实际产品视应用环境和批次差异，可能会存在不同，晶丰明源保留最终解释权
