吹风机与造型器

使用英飞凌针对 BLDC 电机控制、HMI、传感等的最新解决方案设计一款散热效率高、结构紧凑且安静的吹风机或造型器

概述

现代吹风机与造型器不断发展，以满足消费者的需求，他们不仅追求快速吹干/造型，还希望产品静音、轻便、保护头发，并提供先进的用户体验。挑战在于如何在功能丰富性与热效率和可负担性之间取得平衡。英飞凌半导体解决方案使下一代吹风机与造型器能够满足这些要求。

产品优势

  • 经过验证的高效散热方案
  • 高级用户接口
  • 结构紧凑且轻便的设计
  • 智能功能，使用更安全
  • 高速电机的使用
  • 无线连接，安全可靠
  • 高性价比
  • 低噪音
  • 高度集成的方案

多种极具吸引力的产品选择

吹风机和定型器市场类别涵盖多种设备，如无绳或有绳吹风机、吹风机、直发器、卷发器、定型发刷和多功能定型设备。这些个人美容产品使用交流电机或直流电机，包括 BDC 和 BLDC 电机。本文介绍的解决方案主要针对配备无刷直流电机的有线设备。

英飞凌为现代吹风机和定型机提供多种半导体：

  • XMC ™基于Arm® Cortex® M0 的 MCU，兼具经济性和高性能
  • PSoC™ Control C3 基于Arm® Cortex® M33 的 MCU，提供无与伦比的控制性能和 WBG 兼容性
  • PSoC™ 4 多功能 MCU，为 HMI 按钮和智能设备功能提供一体化解决方案
  • 用于人工智能操作的PSoC™ 6 和PSoC™ Edge MCU
  • 尖端的 CoolGaN™ 驱动 GaN IPS，实现更高的开关频率、更低的噪声& 损失和高集成度
  • 采用 600 V RC 驱动 2 个 IGBT、 CoolMOS™ PFD7 MOSFET、CIPOS ™ Nano IPM 和EiceDRIVER™栅极驱动器，可靠性值得信赖。
  • 坚如磐石的 AIROC™ Wi-Fi 和蓝牙® 连接
  • 强大的 OPTIGA™ Trust M MTR 嵌入式安全系统
  • XENSIV™传感器种类繁多，可应用于更智能的个人护理/美容设备。

PSoC™ Control C3 + CoolGaN ™驱动器，用于电机控制

使用PSoC™ Control C3 MCU + CoolGaN ™ Drive GaN IPS 构建下一代高速 BLDC 吹风机——功率更大、效率更高、噪音更低、体积更小。

为什么要这样组合？它符合设计趋势：

  • 三相电机，基于 DSP 的控制，无传感器 FOC
  • Fsw 从 ~4 kHz 移动到>40 kHz

PSoC™控制 C3：

  • 实时回路：12 MSPS ADC（16 个并行 S/H）和一个连接 ADC/定时器/比较器的触发矩阵，以实现 µs 级响应
  • 硬件加速：DSP/FPU/CORDIC；240 MHz 定时器，80 ps PWM 分辨率，用于超精细占空比控制
  • WBG就绪的高精度和低待机功耗；通过ModusToolbox电机和电源套件实现快速开发；PSA L2安全级别，支持OTA升级和密钥保护

CoolGaN™ Drive：

  • 50% 与硅 IGBT 相比，开关/传导损耗更低；支持更高的 Fsw，具有更高的效率和热稳定性
  • 平稳的 dv/dt 可减少电磁干扰和滤波，通常可省去多个高压相位电容器
  • 集成式 IPS/IPM 简化了功率级，缩小了 PCB 和 BOM，同时提高了可靠性

它们共同实现了在高转速下精确的无传感器 FOC、减少声噪的精致气流、更高的功率密度以及更快的从原型到生产的路径。

用于吹风机和定型机的传感器

英飞凌提供大量传感器，为现代吹风机和定型器带来智能、无与伦比的用户安全性和优质用户体验。例子包括

  • 压力状态监测： XENSIV™压力传感器跟踪ΔP以检测转子锁定。 主要规格：300-1200 hPa（绝对值），精度 ±0.5 hPa。
  • 触摸按钮/面板： CAPSENSE™电容/电感传感，适用于防水人机界面。 主要规格：信噪比>40 分贝，触摸延迟<20 毫秒。
  • 用户活动/异常： XENSIV™振动传感器可实现运动唤醒和电机/过滤器健康状况监测。 主要规格±8 g 范围，带宽高达 1 kHz。
  • 控制按钮： XENSIV™ 3D 磁性霍尔传感器测量真正的 3 轴运动，实现精确控制。 主要规格±130 mT 范围，采样率高达 3 kHz。
  • 附件检测： XENSIV™线性磁传感器可识别附件及其位置。 主要规格：±32 mT 量程，精度 ±1% FS。
  • 面部识别： REAL3™ 3D 飞行时间 (ToF) 解决方案可实现用户配置文件和发型预设的深度感知。 主要规格：0.2-2 米深度范围，精度 ±1% Z。
  • 距离测量： REAL3™ ToF 解决方案通过监测吹风机与头部之间的距离来保护头皮。 主要规格0.1-1.0米范围，精度为 ±10 毫米。
深入了解英飞凌传感器解决方案
'"亲眼见证" 英飞凌 ToF 解决方案

采用英飞凌解决方案的下一代人机界面和用户体验

以前的设计通常依靠机械按钮，而现代电吹风设计则采用了电容式解决方案，为最终用户提供了更加个性化的体验。此外，对更智能、更互联设备的需求也推动了人工智能个人护发产品的应用。

英飞凌基于Arm® Cortex® -M0 的PSoC™ 4 Multi-Sense 系列 MCU 结合了CAPSENSE™ 5 技术，将自电容和互电容传感、电感传感和液体传感集成在一个微控制器中，使触摸控制变得轻松便捷。 这种真正的多功能防水解决方案在取代机械按钮时具有最高的灵活性，使设计工程师能够利用无缝金属表面提升设计水平，实施具有成本效益和高度可靠性的按钮，使其不受潮湿和灰尘的影响，并使用各种传感器尺寸和堆叠。

智能家电时代已经到来，英飞凌的PSoC™ 6 和PSoC™ Edge ML MCU 能够实现 AI 功能，并在边缘端提供更佳的用户体验。 在护发和头发健康意识提高的推动下，这种人工智能集成的一个关键用例是实现安全和热量管理，以防止头发受损。

探索配备CAPSENSE™ 5 的PSoC™ 4 多功能 MCU
利用PSoC™ Edge MCU 将 AI 功能带到边缘

保持联系和安全

现代造型工具的连接性越来越强，用户可以通过移动应用程序进行个性化设置和控制电器。无线连接增强了体验，但也给云和开放生态系统带来了风险。英飞凌的 AIROC™ Wi-Fi/Bluetooth 和 OPTIGA™ Trust 嵌入式安全解决方案提供经认证的硬件根植安全超低功耗连接。

Wi-Fi 和 Wi-Fi + 蓝牙® ：单/双频 802.11n/ac/ax 无线电（SISO/MIMO），采用超低功耗 AIROC ™处理器和PSoC™蓝牙® MCU；提供更远的传输距离、更低的电磁干扰和更长的电池续航时间。 ModusToolbox™简化了物联网开发和云集成。

OPTIGA™ Trust M：通过 EAL 6+ 和 PSA 3 级认证的嵌入式安全控制器；硬件加密（ECC、RSA® 、AES）、SHA/HMAC、安全 I²C、TLS v1.2；最多 10 kB 用户内存、超低功耗休眠和 20 年使用寿命。

AIROC™ - 无缝无线连接
OPTIGA™ Trust M MTR - 铁一般的嵌入式安全性

多种极具吸引力的产品选择

吹风机和定型器市场类别涵盖多种设备，如无绳或有绳吹风机、吹风机、直发器、卷发器、定型发刷和多功能定型设备。这些个人美容产品使用交流电机或直流电机，包括 BDC 和 BLDC 电机。本文介绍的解决方案主要针对配备无刷直流电机的有线设备。

英飞凌为现代吹风机和定型机提供多种半导体：

  • XMC ™基于Arm® Cortex® M0 的 MCU，兼具经济性和高性能
  • PSoC™ Control C3 基于Arm® Cortex® M33 的 MCU，提供无与伦比的控制性能和 WBG 兼容性
  • PSoC™ 4 多功能 MCU，为 HMI 按钮和智能设备功能提供一体化解决方案
  • 用于人工智能操作的PSoC™ 6 和PSoC™ Edge MCU
  • 尖端的 CoolGaN™ 驱动 GaN IPS，实现更高的开关频率、更低的噪声& 损失和高集成度
  • 采用 600 V RC 驱动 2 个 IGBT、 CoolMOS™ PFD7 MOSFET、CIPOS ™ Nano IPM 和EiceDRIVER™栅极驱动器，可靠性值得信赖。
  • 坚如磐石的 AIROC™ Wi-Fi 和蓝牙® 连接
  • 强大的 OPTIGA™ Trust M MTR 嵌入式安全系统
  • XENSIV™传感器种类繁多，可应用于更智能的个人护理/美容设备。

PSoC™ Control C3 + CoolGaN ™驱动器，用于电机控制

使用PSoC™ Control C3 MCU + CoolGaN ™ Drive GaN IPS 构建下一代高速 BLDC 吹风机——功率更大、效率更高、噪音更低、体积更小。

为什么要这样组合？它符合设计趋势：

  • 三相电机，基于 DSP 的控制，无传感器 FOC
  • Fsw 从 ~4 kHz 移动到>40 kHz

PSoC™控制 C3：

  • 实时回路：12 MSPS ADC（16 个并行 S/H）和一个连接 ADC/定时器/比较器的触发矩阵，以实现 µs 级响应
  • 硬件加速：DSP/FPU/CORDIC；240 MHz 定时器，80 ps PWM 分辨率，用于超精细占空比控制
  • WBG就绪的高精度和低待机功耗；通过ModusToolbox电机和电源套件实现快速开发；PSA L2安全级别，支持OTA升级和密钥保护

CoolGaN™ Drive：

  • 50% 与硅 IGBT 相比，开关/传导损耗更低；支持更高的 Fsw，具有更高的效率和热稳定性
  • 平稳的 dv/dt 可减少电磁干扰和滤波，通常可省去多个高压相位电容器
  • 集成式 IPS/IPM 简化了功率级，缩小了 PCB 和 BOM，同时提高了可靠性

它们共同实现了在高转速下精确的无传感器 FOC、减少声噪的精致气流、更高的功率密度以及更快的从原型到生产的路径。

用于吹风机和定型机的传感器

英飞凌提供大量传感器，为现代吹风机和定型器带来智能、无与伦比的用户安全性和优质用户体验。例子包括

  • 压力状态监测： XENSIV™压力传感器跟踪ΔP以检测转子锁定。 主要规格：300-1200 hPa（绝对值），精度 ±0.5 hPa。
  • 触摸按钮/面板： CAPSENSE™电容/电感传感，适用于防水人机界面。 主要规格：信噪比>40 分贝，触摸延迟<20 毫秒。
  • 用户活动/异常： XENSIV™振动传感器可实现运动唤醒和电机/过滤器健康状况监测。 主要规格±8 g 范围，带宽高达 1 kHz。
  • 控制按钮： XENSIV™ 3D 磁性霍尔传感器测量真正的 3 轴运动，实现精确控制。 主要规格±130 mT 范围，采样率高达 3 kHz。
  • 附件检测： XENSIV™线性磁传感器可识别附件及其位置。 主要规格：±32 mT 量程，精度 ±1% FS。
  • 面部识别： REAL3™ 3D 飞行时间 (ToF) 解决方案可实现用户配置文件和发型预设的深度感知。 主要规格：0.2-2 米深度范围，精度 ±1% Z。
  • 距离测量： REAL3™ ToF 解决方案通过监测吹风机与头部之间的距离来保护头皮。 主要规格0.1-1.0米范围，精度为 ±10 毫米。
深入了解英飞凌传感器解决方案
'"亲眼见证" 英飞凌 ToF 解决方案

采用英飞凌解决方案的下一代人机界面和用户体验

以前的设计通常依靠机械按钮，而现代电吹风设计则采用了电容式解决方案，为最终用户提供了更加个性化的体验。此外，对更智能、更互联设备的需求也推动了人工智能个人护发产品的应用。

英飞凌基于Arm® Cortex® -M0 的PSoC™ 4 Multi-Sense 系列 MCU 结合了CAPSENSE™ 5 技术，将自电容和互电容传感、电感传感和液体传感集成在一个微控制器中，使触摸控制变得轻松便捷。 这种真正的多功能防水解决方案在取代机械按钮时具有最高的灵活性，使设计工程师能够利用无缝金属表面提升设计水平，实施具有成本效益和高度可靠性的按钮，使其不受潮湿和灰尘的影响，并使用各种传感器尺寸和堆叠。

智能家电时代已经到来，英飞凌的PSoC™ 6 和PSoC™ Edge ML MCU 能够实现 AI 功能，并在边缘端提供更佳的用户体验。 在护发和头发健康意识提高的推动下，这种人工智能集成的一个关键用例是实现安全和热量管理，以防止头发受损。

探索配备CAPSENSE™ 5 的PSoC™ 4 多功能 MCU
利用PSoC™ Edge MCU 将 AI 功能带到边缘

保持联系和安全

现代造型工具的连接性越来越强，用户可以通过移动应用程序进行个性化设置和控制电器。无线连接增强了体验，但也给云和开放生态系统带来了风险。英飞凌的 AIROC™ Wi-Fi/Bluetooth 和 OPTIGA™ Trust 嵌入式安全解决方案提供经认证的硬件根植安全超低功耗连接。

Wi-Fi 和 Wi-Fi + 蓝牙® ：单/双频 802.11n/ac/ax 无线电（SISO/MIMO），采用超低功耗 AIROC ™处理器和PSoC™蓝牙® MCU；提供更远的传输距离、更低的电磁干扰和更长的电池续航时间。 ModusToolbox™简化了物联网开发和云集成。

OPTIGA™ Trust M：通过 EAL 6+ 和 PSA 3 级认证的嵌入式安全控制器；硬件加密（ECC、RSA® 、AES）、SHA/HMAC、安全 I²C、TLS v1.2；最多 10 kB 用户内存、超低功耗休眠和 20 年使用寿命。

AIROC™ - 无缝无线连接
OPTIGA™ Trust M MTR - 铁一般的嵌入式安全性

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