基于英飛凌IRMCF188在變頻空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

作者 / 費(fèi)翔 貝能國際有限公司

摘要：由于市場上占比最大的是“1PFC+1MOTOR”的控制方案，本文重點(diǎn)介紹了Infineon公司電機(jī)控制專用芯片IRMCF188的應(yīng)用方案。

0 引言

　　目前市場上空調(diào)變頻方案主要分日系和歐美系兩類，日系由瑞薩和NEC方案為主，歐美系則以TI方案和本文重點(diǎn)介紹的Infineon的iMotionTM方案為代表。iMotionTM方案與其他方案的主要不同。由于iMotionTM方案是一個(gè)專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，芯片已經(jīng)內(nèi)置了經(jīng)過市場驗(yàn)證的完整的電機(jī)驅(qū)動(dòng)算法，客戶只需要集中精力于把系統(tǒng)調(diào)試穩(wěn)定，并完成自己的空調(diào)外機(jī)主控程序，就可以迅速完成外機(jī)開發(fā)，加快產(chǎn)品上市的進(jìn)度。

1 iMotionTM方案簡介

　　iMotionTM方案硬件是基于Infineon公司高性能微處理器完成的，處理器內(nèi)部分為兩個(gè)核心，MCE核和MCU核如圖1。其中，MCE是電機(jī)驅(qū)動(dòng)核，所有電機(jī)驅(qū)動(dòng)相關(guān)的工作都由這部分完成;ASE是在MCE內(nèi)的一部分，主要完成一些信號處理和ADC的工作;MCU部分是一個(gè)基于51核的8bit MCU，主要用來完成配置MCE以及其他一些周邊外設(shè)的控制。

　　對于MCE核內(nèi)的電機(jī)控制算法，Infineon公司根據(jù)不同的需求發(fā)布了不同的固件程序，一般情況下可以直接使用，只需要完成電機(jī)參數(shù)配置即可;對于特殊需要，可以用Matlab進(jìn)行功能的更改，Infineon公司發(fā)布的所有固件，都有對應(yīng)的Matlab文件發(fā)布，使用者可以按需要更改。

　　針對變頻空調(diào)應(yīng)用的不同，Infineon公司推出了“1PFC+1MOTOR“應(yīng)用的IRMCF188方案和“1PFC+2MOTOR”應(yīng)用的IRMCF311方案，因?yàn)槭袌錾险急茸畲蟮氖恰?PFC+1MOTOR”的控制方案，所以本文重點(diǎn)介紹IRMCF188方案的配置和使用情況。

2 IRMCF188芯片介紹

　　IRMCF188芯片擁有64K Flash和16K RAM，采用TQFP64封裝，這個(gè)配置可以滿足目前絕大部分空調(diào)外機(jī)對MCU資源的需求，可以完成變頻空調(diào)外機(jī)的單芯片方案的應(yīng)用。

　　IRMCF188芯片內(nèi)部資源的框圖如圖2。可見MCE部分完成了PFC的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)，電機(jī)部分的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)以及各電壓電流的AD采集;MCU部分則包括了通用MCU需要的外設(shè)資源，他們兩者之間通過雙口RAM來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這樣可以保證數(shù)據(jù)交換的及時(shí)和有效。

　　另外需要注意的是，IRMCF188芯片包含了內(nèi)置的高速運(yùn)放和比較器，好處是可以減少方案外部器件的使用，降低整體BOM(物料清單)成本，并縮小印制板所需面積。另外，內(nèi)置的運(yùn)放和比較器可以完成電機(jī)的單電阻或雙電阻電流采樣、保護(hù)，以及PFC的電流采樣和交流電壓采樣等工作，只需要通過外部的阻容網(wǎng)絡(luò)來配置合適的參數(shù)即可。這些所有的初始化工作全部由MCE部分固件完成，使用者完全不需要參與控制。

3 IRMCF188變頻空調(diào)外機(jī)應(yīng)用

　　圖3是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的變頻空調(diào)外機(jī)應(yīng)用框圖，配合交流風(fēng)機(jī)和毛細(xì)管，可以應(yīng)用于1.5P及以下的三級能效外機(jī)。

　　因?yàn)槭褂昧薎RMCF188控制方案，外圍的運(yùn)算放大器和比較器都可以省掉，整個(gè)結(jié)構(gòu)簡單明了，非常有利于產(chǎn)品的開發(fā)驗(yàn)證，以縮短產(chǎn)品上市周期。

4 IRMCF188電機(jī)參數(shù)配置

　　Infineon公司為iMotionTM電機(jī)控制應(yīng)用準(zhǔn)備了詳細(xì)的開發(fā)文檔和工具，具體內(nèi)容可以到Infineon公司的官網(wǎng)下載。安裝完以后，在安裝目錄主要有三個(gè)工具，用來配置、調(diào)試和燒錄iMotionTM芯片。

　　通過這些工具，可以用最短時(shí)間完成一個(gè)變頻空調(diào)外機(jī)PFC加壓縮機(jī)控制的評估和調(diào)試，后續(xù)只需要再按照整機(jī)控制的要求，完成主控部分(8051部分)程序的設(shè)計(jì)開發(fā)即可，對于現(xiàn)在空調(diào)整機(jī)變化頻繁的時(shí)代來說，開發(fā)周期的縮短會(huì)在市場上產(chǎn)生直接可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

　　IRMCF188芯片做為Infineon公司推出的電機(jī)控制專用芯片，以其高集成度和簡潔的開發(fā)模式，針對變頻空調(diào)外機(jī)1PFC+1Motor的應(yīng)用有其他方案不可比擬的技術(shù)優(yōu)勢，可以幫助客戶用最短的時(shí)間，最優(yōu)的成本完成變頻空調(diào)外機(jī)的設(shè)計(jì)。而且其內(nèi)置電機(jī)控制算法經(jīng)過十幾年的積累，已經(jīng)可以完全滿足目前變頻空調(diào)市場對控制方案的苛刻要求，方案的風(fēng)險(xiǎn)可以降到最低，是目前變頻空調(diào)外機(jī)方案首選的控制方案之一。

　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2018年第10期第74頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。