基于智能功率模組芯片PS21865A和SPMC75F2413A的AC變頻空調(diào)方案實(shí)現(xiàn)

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，空調(diào)器已廣泛應(yīng)用于社會的各種場合，變頻空調(diào)器因具有節(jié)能、低噪、恒溫控制、全天候運(yùn)轉(zhuǎn)、啟動低頻補(bǔ)償、快速達(dá)到設(shè)定溫度等性能，使空調(diào)的舒適性大大提高，將越來越受到人們的喜愛。單片機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，變頻技術(shù)及模糊控制技術(shù)在空調(diào)器嵌入式控制領(lǐng)域的成功應(yīng)用，半導(dǎo)體功率器件的迅速發(fā)展為變頻控制的推廣提供了技術(shù)保障。
本設(shè)計方案的AC變頻空調(diào)控制器由室內(nèi)機(jī)控制器、室外機(jī)控制器兩部分組成。基于SPMC75F2413A 的優(yōu)越性能，用其設(shè)計室外機(jī)AC變頻控制器，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模塊化、智能化特點(diǎn)，控制參數(shù)采用開放式結(jié)構(gòu)，便于與各種壓縮機(jī)聯(lián)結(jié)，從而能夠在最短的時間內(nèi)根據(jù)不
同廠家的要求進(jìn)行產(chǎn)品的升級換代。以這種方式，產(chǎn)品可以更快地推向市場，獲得時間上的競爭優(yōu)勢。本控制器含有以下關(guān)鍵技術(shù)：
1、模糊控制技術(shù)：依據(jù)室內(nèi)環(huán)溫、管溫，室外環(huán)溫、管溫、壓縮機(jī)排氣溫度、壓縮機(jī)過載保護(hù)溫度、壓縮機(jī)電流等參數(shù)建立模糊邏輯關(guān)系，控制壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、室外風(fēng)機(jī)及其它負(fù)載運(yùn)行；
2、高效的三次諧波注入基于DDS的SPWM發(fā)生技術(shù)，充分利用電源電壓、精確的頻率調(diào)整、實(shí)時的電壓補(bǔ)嘗功能，使壓縮機(jī)更有效工作;
3、模塊控制保護(hù)電路：當(dāng)模塊有保護(hù)信號輸出時，通過硬件電路斷開PWM 模塊輸出控制信號，以達(dá)到保護(hù)模塊的效果，并且可靠的給單片機(jī)模塊保護(hù)信號；
4、EMC 及可靠性設(shè)計技術(shù)：在掌握空調(diào)的干擾機(jī)理的前提下，硬件設(shè)計重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)：電源電路設(shè)計、濾波電路參數(shù)設(shè)計、印制板地線及信號線設(shè)計，并且軟件采用容錯技術(shù)。
2　芯片特性簡介
本系統(tǒng)是基于智能功率模組芯片PS21865A和SPMC75F2413A實(shí)現(xiàn)的AC變頻空調(diào)方案，下面介紹SPMC75F2413A的特性。
SPMC75F2413A 是μ’nSP™系列產(chǎn)品的一個新成員，是凌陽科技新推出的一個16位結(jié)構(gòu)的微控制器。與其它μ’nSP™產(chǎn)品不同的是，SPMC75F2413A主要應(yīng)用在工控或是家電的變頻驅(qū)動領(lǐng)域。由于其擁有出色性能定時器PWM信號發(fā)生器組。因此，SPMC75F2413A可以方便的實(shí)現(xiàn)各種電機(jī)驅(qū)動方案。
SPMC75F2413A在4.5V~5.5V工作電壓范圍內(nèi)的工作速度范圍為0~24MHz，擁有2K字SRAM和32K字閃存ROM；64個可編程的多功能I/O端口；5個通用16位定時器/計數(shù)器，且每個定時器均有PWM發(fā)生的事件捕獲功能；2個專用于定時可編程周期定時器；可編程看門狗；低電壓復(fù)位/監(jiān)測功能；8通道10位模-數(shù)轉(zhuǎn)換。SPMC75F2413A在變頻控制領(lǐng)域有相當(dāng)優(yōu)秀的表現(xiàn)。
特性包括：
。凌陽16位μ’nSP™處理器(ISA 1.2)
。工作電壓：
　　— 內(nèi)核：4.5V～5.5V
。最高運(yùn)行速度：24MHz
。工作溫度： -40 ℃～85 ℃
。芯片內(nèi)存儲器：
　　— 32KW (32K×16) Flash
　　— 2KW (2K×16) SRAM
?；跁r鐘發(fā)生模塊的鎖相環(huán)電路
?？撮T狗定時器
。10位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器
　　— 8通道輸入
　　— 10us (100kHz)轉(zhuǎn)換時間
。串行通訊接口
　　— 通用異步串行通訊接口(UART)
　　— 標(biāo)準(zhǔn)同步串行口(SPI)
?？傆?4個通用輸入輸出管腳
。電源管理
　　— 2種低功耗模式：Wait/Standby
　　— 每個外設(shè)都可以獨(dú)立的供電
。兩個比較匹配定時器
。5個16位通用定時器
。2個用于脈寬調(diào)制，2個用于速度捕獲，1個用于速度反饋環(huán)。
。MCP定時器3支持 TIO3A～TIO3F, MCP定時器4支持 TIO4A～TIO4F
。脈寬調(diào)制定時器支持遞增/遞減計數(shù)
。PDC定時器0/1均支持3通道的TIO0A～TIO0C輸入捕獲
。TPM定時器2支持捕獲/脈寬調(diào)制
。12個16位脈寬調(diào)制輸出
。2通道的電機(jī)驅(qū)動脈寬調(diào)制輸出(互補(bǔ)的3相6路脈寬調(diào)制輸出)
。TIO3A～TIO3F利用 MCP 定時器3工作, TIO4A～TIO4F利用MCP定時器4工作
。中心(center)或邊沿(edge)脈寬調(diào)制輸出
。通過外部錯誤保護(hù)管腳進(jìn)行脈寬調(diào)制輸出保護(hù)
?？删幊痰乃绤^(qū)控制(Dead time control)
。脈寬調(diào)制服務(wù)和錯誤中斷發(fā)生
。具備驅(qū)動交流感應(yīng)電機(jī)和直流無刷電機(jī)的能力
。內(nèi)嵌在線仿真功能