多数使用正压睡眠呼吸机的患者是在睡眠期间使用该设备，所以呼吸机的通气舒适度及静音性能是其重要指标。另外，睡眠呼吸机的功能之一是在系统发生异常时，能及时发现并立即采取适合的保护措施，其核心要点即是呼吸机风机的控制。

　　这款正压睡眠呼吸机硬件设计方案有三个重要特征。第一涵盖极高动态的电机转速范围：双水平模式下，电机转速范围会在10000rpm以内及25000rpm以上快速切换，转速切换时间可低于0.5秒。第二可维持尽可能小的噪声。呼吸机压力为10cm水柱时，一般要求低于30dB，高端的产品可以做到23dB及以下。第三具有灵活方便的系统诊断，保护机制：以方便的结合及相关传感器定位相关异常事件，包括呼吸面罩脱落、呼吸管路漏气、风机堵转等等。

　　家用正压睡眠呼吸机要求小巧的体积及极小的运行噪声，因此电机控制需要采用FOC算法，根据负载（系统压力和流量状况），控制风机稳定运行，减小转矩脉动，从而大大减少电机自身的运行噪声。通常工程师在产品开发中，会选择直接购买风机配套的驱动板，这样成本相对比较高，而且接口控制不够灵活。 沈工的方案则能以较低的成本达到更好的性能及灵活度。

　　在TMC4671和呼吸机风机参数的基础上，沈工及团队开发了风机驱动板，电机控制部分简要框图如下：

　　电机控制核心FOC算法及控制由的TMC4671完成，功率驱动部分及电流采样使用ADI Trinamic的TMC6200完成。TMC4671极大简化了电机控制部分的算法，解放了MCU的算力，使用户可以专注于系统应用级的设计，如更适于患者的压力流量曲线等。

　　压力值通过压力传感器反馈，经由MCU进行PI运算后，其输出作为TMC4671的速度给定信号，TMC4671输出风机控制SVPWM信号给TMC6200，TMC6200作为MOS管门级驱动，控制三相H桥以驱动电机运行，使呼吸机压力保持在需要的值或按给定的曲线.核心器件介绍

　　/PMSM和两相步进电动机以及直流电动机和音圈的磁场定向控制的全集成伺服、集成ADC、位置传感器接口（增量式编码器，HALL信号等）和位置插值器的完整组件。

　　转矩环核心的FOC算法，将FOC算法包含的Park，反Park变化等时间关键性的计算都集成在

　　中。因此开发动态伺服只需几行代码，这不仅减轻了处理器处理实时关键任务的负担，还优化了设计周期，缩短了上市时间。

　　TMC6200是一个大功率门驱动器，专为永磁同步电机伺服或无刷直流电机设计，可以驱动从几瓦特到几千瓦的电机；集成了FOC驱动系统的全高电压部分，适用于12V、24V或48V系统。使用TMC6200，可以最少数量的外部组件来构建具有完全保护和保护功能的坚固驱动器诊断。

　　TMC6200除驱动三相H桥外，还完成电流信号的采集及转换，其内置运放及PGA，适合不同功率的电机。采样相电流，非常适用于TMC4671中实现的Δ-Σ电流测量，可实现对电流的低噪声采样，提高系统的控制精度。另外TMC6200提供了完善的功率级诊断功能，方便系统的故障处理。

　　，官方的IDE可方便对外围连接进行标定。标定结束后，用户只需通过SPI进行相关配置即可对电机进行控制，十分方便高效。下图是TMC4671及TMC6200相关原理图。

　　的调整也十分便捷，通过官方的IDE可以方便的设置系统的PI控制参数，官方原装的RTMI调试器由于接口问题关系，连接自己的目标板不够灵活。沈工及团队设计了一个相同功能的模块，同时实现了调试信号的电气隔离，另外加上了电源及信号传输指示灯，接口也改成了2.54mm，也可扩展为2.0mm或1.27mm，可十分方便的转接到目标板。

　　优化性能正压睡眠呼吸机硬件设计方案使用TMC4671+TMC6200的组合，大大降低了高性能

　　设计的门槛，使用户可以非常快速地搭建相关的高性能电机应用，无需编写复杂费时的底层驱动，节省了了大量的调试时间；相关诊断功能使工程师在调试初期可快速定位系统故障；配合TMC IDE，用户可以方便地进行系统辨识和控制参数优化，加速产品设计定型；用户可专注于产品本身的设计优化，这是未来电机控制应用的方向。Excelpoint世健提供相关技术指导和支持，能帮助用户更好地进行设计，尽快让产品上市。责任编辑：彭菁

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