采用新型电子恒温器的高能效冰箱控制解决方案

有一个叫做"Thermostat kit application GUI"的恒温器评估板图形用户界面（GUI） PC 软件，用于应用演示和开发目的 （在 www.st.com 下载软件）。利用 GUI软件可以配置恒温器评估板的版本 – 基本版（仅限于压缩机和灯泡控制）、除霜版（压缩机、灯泡和除霜电阻控制）、气流循环版（压缩机、灯泡、除霜电阻和风扇控制） ，这个不同版本分别定位于低端、中端和高端制冷设备市常GUI还准许用户设置和测量主要应用参数。

　　低成本的STM8S003F3P6微控制器负责控制恒温器，该微控制器属于STM8S主流系列微控制器，以片上功能丰富且成本低廉为亮点。此外，该产品最大限度地缩减了引脚数量。板上还搭载一颗带USB接口的微控制器，该微控制器仅用于应用演示目地，通过USB接口在PC机与恒温器评估板之间通信。

　　如图3所示，STEVAL-IHT001V2 恒温器开发板分为两部分，恒温器控制器件全都安放在左侧（控制侧），所有的通信器件都安放在右侧（接口侧）。

　　控制侧的主要元器件：

　　- 低成本电容电源 – 如功率要求较高，可用开关电源（如基于VIPer06的 STEVAL-ISA071V1）替代这部分器件

　　- 控制和执行部分 -STM8S003微控制器、交流开关 （1个ACST610-8FP、1个ACS110-7SN和2个 ACS102-6TA），用于控制压缩机、除霜电阻、灯泡和风扇

　　- 用户界面：两个温度升降按键；5支绿光LED温度指示器、蜂鸣式开门报警器

　　- 连接器 – 用于连接 NTC和冰箱门开关

　　评估板有两种工作模式（单机或 GUI驱动），可用一个开关开启其中一个模式。在单机模式，控制参数（脉冲时序、温度、冰箱型号）最后装入GUI。

　　STEVAL-IHT001v2 负载控制

　　所有负载由脉冲栅电流以全周期模式控制， STM8S 微控制器检测交流主电源的电流上升沿和下降沿，使栅脉冲与交流主电源的电压同步。

　　图4： 栅电流脉冲时序定义

　　STEVAL-IHT001V2板载温度传感器执行温度控制。该传感器是EPCOS研制的一款隔离型2类NTC电阻器，应该放置在冰箱或冰柜的蒸发器上。调温由一个通断迟滞控制器负责。如果温度测量结果高于上限（THIGH_lim），则开启压缩机；当低于下限（TLOW_lim）时，则关闭压缩机（见图 5）。

　　实现了五个温度设置点；在每个点可指定一个蒸发器温度和一个定义前文提到的极限值的温度迟滞。

　　图 5： 迟滞原理

　　ACST610-8FP器件用驱动压缩机。该器件属于ACS™/ACST系列电源开关，采用A.S.D.® （专用分立器件）技术。 这款高性能开关适用于家电和工业系统，驱动电流高达6A。

　　ACST6系列器件设计用于控制中等功率负载，例如，家电中的交流电机，热性能在静态和瞬变（压缩机电涌电流）时都十分出色。

　　除压缩机控制外，通过一个板载开关还可以模拟冰箱/冰柜开门操作。根据冰箱门开关所在位置，内部照明灯点亮或熄灭。如果冰箱门开启时间超分1分钟，则蜂鸣器报警，同时五个温度LED指示灯闪烁。

　　灯泡由ACS102-6TA驱动，这是一个高性能的交流开关，能够控制最高0.2A的负载。

　　第二个 ACS102-6TA用于控制"气流循环"式冰箱的风扇。风扇只在与压缩机配合工作时才运转，当冰箱门打开时，风扇暂时停止运行。

　　除霜电阻（在除霜和气流循环两款冰箱内，除霜电阻可控制）由ACS110-7SB2驱动。这是一个高性能开关，能够控制最高1A的负载。

　　ACS102 和 ACS110 是为低功率负载专门设计的开关，例如，电磁阀、阀门、继电器、执行器、微电机、泵、风扇和除霜加热器。还用于其它设备（如洗碗机和洗衣机）。

　　在 STEVAL-IHT001V2评估板上，ACS110开关在GUI软件定义的"Defrost activation delay" 参数时间之后打开。这个时间与压缩机ACST ON时间总和比较。当时间总和大于 "Defrost activation delay"时，除霜电阻ACST功能开

　　启，当蒸发器温度高于THIGH_lim（图6）时，开关通电。在PC机软件定义的"Defrost duration"时间内，开关保持通态。

　　Figure 6： Defrost control

　　恒温器评估板PC应用软件

　　这个恒温器评估板PC应用软件的开发目的是让用户能够设置某些控制参数，按照不同的冰箱型号 （基本型、除霜型、气流循环型）配置恒温器，在测试过程中从嵌入式应用采集数据。用户还可以选择用新的控制参数在单机模式下设置STM8S微控制器［5］。

　　GUI有两个控制选项卡：时序控制选项卡和温度控制选项卡。

　　在温度控制选项卡（图7）内，可以设备以下参数：温度档次、每个温度档次的蒸发器温度设置点和温度迟滞。

　　图 7： 温度控制选项卡

在时序控制选项卡（图8）内，用户可以控制TRIA