SPMC75F2413A单片机在DC变频空调中的应用

4.2 MCU控制电路

图4-2 为MCU 控制电路，此部分的电路主要是以SPMC75F2413A 微控制器为主，CON5 连接在线调试、仿真器ICE。MCU控制电路是整个室外机系统的控制核心，室外机的所有外设均在其协调控制下工作。  


图4-2 MCU 控制电路  

4.3 电源电路

图4-3为EMI电源滤波电路与软启动电路，AC 电源输入接头为CON1、CON3和CON5，电压为220VAC，电源输入端通过突波吸收器ZNR3 以避免过大的电压突波损坏器件，L1、C2、C1、C5和C3组成EMI滤波电路，滤除电路中的电磁干扰；RL1、RT2和D1构成软起动电路，防止电路上电时的大电流冲击。  



图4-3 EMI 电源滤波器  

图4-4为DC/DC电源供应电路，电路是由TOP234和其相应的外围电路构成。电路的输出P+18V与+12V电源供系统使用。P+18V电源输出后分别透过IC21 与IC22 产生P+15V 与P+5V，以供给IPM 功率模块的工作电压。而+12V 经线性稳压器IC20 产生+5V 电源供给SPMC75F2413A 等数字电路。  


图4-4 DC/DC电源供应电路  

4.4 室外风机驱动电路

室外风机使用有霍尔传感器的BLDC，其驱动电路如图4-5所示。电路使用SMA5118和功率驱动光藕TLP251实现。SPMC75F2413A输出PWM信号经TLP251光电隔离后送入SMA5118功率驱动模块进行功率合成后输出，从而驱动风机可靠的工作。  


图 4-5 室外风机驱动电路  

4.5 压缩机功率驱动电路

压缩机功率驱动电路如图4-6所示。电路主要由IPM功率驱动模块（PS21865A）电路和PWM信号光电隔离驱动电路构成。SPMC75F2413A输出PWM信号经光电隔离后送入IPM功率驱动模块进行功率合成后输出，从而驱动压缩机。  


图4-6 IPM 马达驱动电路  

4.6 反电势位置侦测电路

反电势位置侦测电路如图4-7所示，电路主要是利用BLDC电机在旋转时会在定子线圈上产生与转子位置相关的反电势的特性。电路由电压比较器和相应的阻容网络构成，完成无传感BLDC电机的转子位置侦测功能。  

图 4-7 反电势位置侦测电路  

4.7 Power Line通信电路

Power Line通信电路如图 4-8和图 4-9所示。它实质上是一种半双工的电流环通信电路，它主要是利用一条电源线和一条专用的通信线，使室内外构成一个电流环，电流环由室内机供电。这个电路利用芯片内部的UART通信模块，为室内外机提供一条可靠的通信回路。  



图 4-8 Power Line通信电路室内机部分  


图 4-9 Power Line通信电路室外机部分  

5 系统软件设计

整个室外机系统软件主要包括以下几部分：

1. 同室内机通信、协调控制部分；
2. 室外机的压缩机驱动控制部分；
3. 室外风机驱动控制；
4. 四通阀驱动控制。

系统同室内机通信、协调控制部分主要包括串口中断服务和命令解释执行和主循环控制等几部分。其中主控制流程如图 5-1。串口中断服务主要是接收来自室内机的数据包，并对相应的信息进行处理，确保传给控制程序的命令和数据的正确性；命令解释执行部分主要是解读室内机命令，并进行相应的处理。  


图 5-1 主流程  

压缩机驱动控制部分分为BLDC核心驱动、电机加减速控制、电机的起停服务等几部分。其中最核心的是BLDC核心驱动部分。

SPMC75F2413A 是属于马达专用IC，内部一共有两套完全相同的变频电机驱硬件。可以同时驱动两路BLDC电机。这为DC变频空调的实现提供了极大的方便。因此压缩机的驱动的软件部分变得比较简单，只需要利用反电势位置侦测电路（如图4-7所示）为驱动电路提供的转子位置信息便可方便的驱动压缩机。同时，SPMC75F2413A内部还集成了专用的驱动保护电路，对压缩机和其驱动电路提供了完善的保护功能。

DC变频空调的室外风机同压缩机一样使用BLDC电机。因此其驱动软件和压缩机驱动部分使用相同的结构。  

6 结语

通常，在开发变频设备的过程中，需要编写实时性、程序可读性强的代码，这时就需要采用混合编程。而凌阳的u’nSP IDE具有良好的编程环境，它可以很轻松、容易地进行混合编程（在C程序中调用汇编程序，在汇编程序中调用C程序）。

该系统用了SPMC75F2413A两个定时器和约17个IO口资源，其实SPMC75F2413A的资源相当丰富。因其有专业的变频硬件支持，变频系统开发变得相对简单。同时，SPMC75F2413A在变频控制方面有相当出众的表现。因此，基于SPMC75F2413A的变频系统在通用变频、变频家电等变频领域有广阔的应用前景。