采用HT66FM5340外挂充电IC的筋膜枪设计

筋膜枪（Massage Gun）也称深层肌筋冲击仪（Massage fascial Gun），是一种通过高频率冲击放松身体软组织的按摩工具。筋膜枪一般由主控、马达、锂电池包三部分构成，本质上属于家用电动按摩器。本方案采用HT66FM5340外挂充电IC，实现主控、马达控制、充电控制功能三合一，简化了生产组装，降低了BOM成本，可用于运动健身、个人护理等。

 

产品实物及主控界面

方案特点

结构上，筋膜枪内部的BLDC马达和按摩头之间通过传动轴连接，马达高速转动通过传动轴带动按摩头形成高频震动，能够作用到人体肌肉深层，达到减少局部组织张力、缓解疼痛、促进血液循环等作用。

 系统方块图

通常，筋膜枪采用两颗MCU，主控板和马达模块的两片板结构，适配器充电，方波有Hall马达控制。有别于常规设计，Holtek 3S锂电小筋膜枪方案采用高集成马达控制专用HT66FM5340 MCU，整合主控、马达控制MCU，外挂充电IC，实现了马达控制、主控、充电控制功能三合一。

本电路主控芯片HT66FM5340 MCU内建15V Gate-Driver (适用于3S锂电池)、5V LDO(给MCU等供电)、OCP(过流保护电路)、OPA(放大器电路)和3个CMP (比较器，用于方波无Hall控制)，外围电路简单。电路通过USB-Type C接口接入5V电源给3S锂电池充电，可通过按下按键、Type C 5V充电插入、软件控制三种方式，连接锂电池电源到MCU，可实现停机时零耗电，以及充电检测、电池电压检测、按键控制、LED显示等功能。

CN3303是电池管理IC，当接通输入电源后，CN3303进入充电状态，控制片外N沟道MOSFET导通，电感电流上升，当上升到外部电流检测电阻设置的上限时，片外N沟道MOSFET截止，电感电流下降，电感中的能量转移到电池中。当电感电流下降到外部电流检测电阻设置的下限时，片外N沟道MOSFET再次导通，如此循环。当BAT管脚电压第一次达到内部设置的12.6V(典型值)时，CN3303进入准 恒压充电模式，以较小电流对电池充电。只有当BAT管脚电压第二次达到12.6V时，充电过程才结束，片外N沟道MOSFET保持截止状态。当BAT管脚电压下降到再充电阈值时，CN3303再次进入充电状态。当电池电压低于输入电压或电池短路时，CN3303在片外N沟道MOSFET和P沟道MOSFET的共同作用下，用较小电流继续对电池充电，对电池起到保护作用。

控制方式上，本方案采用方波无Hall算法，可以节省3个Hall元件的成本，也无需考虑Hall元件摆放位置的要求，可以降低布线难度。HT66FM5340主控MCU内部提供4K Word size程序储存空间，有19个双向I/O以及多个定时器模块供用户使用；另外内建LDO将锂电池电源降为5V供MCU使用，内建Gate-Driver、CMP×3可用于马达Sensorless控制，在马达保护方面，内建OCP和OPA电路可用于硬件过电流保护，8通道12-bit ADC可用于过压、欠压、限流等保护，CAPTM捕捉定时器用于马达堵转保护。

三合一控制板电路图

功能上，本方案主控功能包括按键控制和LED显示两部分，由一个按键进行产品运行控制，6个LED做显示功能；马达控制为方波Sensorless控制算法搭配7对极马达，闭环调速；锂电池充电通过外挂充电IC进行。方案主要性能包括：

- 工作电压：3S锂电池(9V~12.6V)；

- 工作电流：额定工作电流2A，工作电流会因负载变化而变化；

- 4档调速：2000RPM / 2500RPM / 3000RPM / 3200RPM；

- 充电：USB Type-C 5V异步升压充电；

- 保护功能：过压(13.2V)/欠压(9V)/过电流(19.6A)/限电流(4A)/堵转重启/连续堵转保护(3秒)；

- 马达控制：方波无Hall控制，闭环调速。

芯齐齐BOM分析

本方案由主控、马达控制、电池充电三部分组成，通过“HT66FM5340 + 充电IC”，HT66FM5340做马达控制和主控，外围电路精简，可以省掉主控MCU，降低了BOM及生产组装成本。

三合一锂电小筋膜枪方案BOM表

其中，HT66FM5340是一颗高集成BLDC控制专用MCU，不需要外挂三极管驱动；内建5V LDO，可以将6V~15V的输入电压降低到稳定的5V电压，供MCU及外围电路使用。由于内建OCP过流保护电路和OPA放大器电路，可以检测马达母线电流，在电流超过设定值时，硬件关闭驱动电路，保护马达。

双面PCB布线图

CN3303采用8管脚的SOP8封装，最高工作频率可达1MHz，工作温度范围从－40℃到＋85℃。CN3303是2.7-6.5V的PFM升压型三节电池充电IC，采用恒流和准恒压模式(Quasi-CV))对电池进行充电管理，内部集成有基准电压源，电感电流检测单元，电池电压检测电路和片外场效应晶体管驱动电路等，具有外部元件少，电路简单等优点。

控制板采用单板双面PCB布线，驱动电路大电流回路铺铜要尽量大，也就是接到MOS的电源、U/V/W三相以及采样电阻到地部分。 

审核编辑：汤梓红