基于英飛凌IRMCF188在變頻空調設計中的應用

作者 / 費翔 貝能?chē)H有限公司

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

0 引言

　　目前市場(chǎng)上空調變頻方案主要分日系和歐美系兩類(lèi)，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(zhuān)用電機驅動(dòng)方案，芯片已經(jīng)內置了經(jīng)過(guò)市場(chǎng)驗證的完整的電機驅動(dòng)算法，客戶(hù)只需要集中精力于把系統調試穩定，并完成自己的空調外機主控程序，就可以迅速完成外機開(kāi)發(fā)，加快產(chǎn)品上市的進(jìn)度。

1 iMotionTM方案簡(jiǎn)介

　　iMotionTM方案硬件是基于Infineon公司高性能微處理器完成的，處理器內部分為兩個(gè)核心，MCE核和MCU核如圖1。其中，MCE是電機驅動(dòng)核，所有電機驅動(dòng)相關(guān)的工作都由這部分完成;ASE是在MCE內的一部分，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(lái)完成配置MCE以及其他一些周邊外設的控制。

　　對于MCE核內的電機控制算法，Infineon公司根據不同的需求發(fā)布了不同的固件程序，一般情況下可以直接使用，只需要完成電機參數配置即可;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，都有對應的Matlab文件發(fā)布，使用者可以按需要更改。

　　針對變頻空調應用的不同，Infineon公司推出了“1PFC+1MOTOR“應用的IRMCF188方案和“1PFC+2MOTOR”應用的IRMCF311方案，因為市場(chǎng)上占比最大的是“1PFC+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(mǎn)足目前絕大部分空調外機對MCU資源的需求，可以完成變頻空調外機的單芯片方案的應用。

　　IRMCF188芯片內部資源的框圖如圖2?？梢?jiàn)MCE部分完成了PFC的驅動(dòng)和保護，電機部分的驅動(dòng)和保護以及各電壓電流的AD采集;MCU部分則包括了通用MCU需要的外設資源，他們兩者之間通過(guò)雙口RAM來(lái)進(jìn)行數據交換，這樣可以保證數據交換的及時(shí)和有效。

　　另外需要注意的是，IRMCF188芯片包含了內置的高速運放和比較器，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，內置的運放和比較器可以完成電機的單電阻或雙電阻電流采樣、保護，以及PFC的電流采樣和交流電壓采樣等工作，只需要通過(guò)外部的阻容網(wǎng)絡(luò )來(lái)配置合適的參數即可。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變頻空調外機應用

　　圖3是一個(gè)標準的變頻空調外機應用框圖，配合交流風(fēng)機和毛細管，可以應用于1.5P及以下的三級能效外機。

　　因為使用了IRMCF188控制方案，外圍的運算放大器和比較器都可以省掉，整個(gè)結構簡(jiǎn)單明了，非常有利于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)驗證，以縮短產(chǎn)品上市周期。

4 IRMCF188電機參數配置

　　Infineon公司為iMotionTM電機控制應用準備了詳細的開(kāi)發(fā)文檔和工具，具體內容可以到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(lái)配置、調試和燒錄iMotionTM芯片。

　　通過(guò)這些工具，可以用最短時(shí)間完成一個(gè)變頻空調外機PFC加壓縮機控制的評估和調試，后續只需要再按照整機控制的要求，完成主控部分(8051部分)程序的設計開(kāi)發(fā)即可，對于現在空調整機變化頻繁的時(shí)代來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)周期的縮短會(huì )在市場(chǎng)上產(chǎn)生直接可觀(guān)的經(jīng)濟效益。

5 結論

　　IRMCF188芯片做為Infineon公司推出的電機控制專(zhuān)用芯片，以其高集成度和簡(jiǎn)潔的開(kāi)發(fā)模式，針對變頻空調外機1PFC+1Motor的應用有其他方案不可比擬的技術(shù)優(yōu)勢，可以幫助客戶(hù)用最短的時(shí)間，最優(yōu)的成本完成變頻空調外機的設計。而且其內置電機控制算法經(jīng)過(guò)十幾年的積累，已經(jīng)可以完全滿(mǎn)足目前變頻空調市場(chǎng)對控制方案的苛刻要求，方案的風(fēng)險可以降到最低，是目前變頻空調外機方案首選的控制方案之一。

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