電子發燒友網報道（文 / 吳子鵬）今年 1 月份，全球功率系統和物聯網領域的半導體領導者英飛凌，推出基于 Arm? Cortex?-M33 的最新高性能微控制器（MCU）系列 PSOC? Control。其中，PSOC? Control C3 分為入門級和主流級產品，提供了兼具擴展性與兼容性的多種性能、功能和存儲選項。電機控制專用 MCU（C3M）和功率轉換專用 MCU（C3P）可滿足重點應用的需求，例如家用電器、工業驅動器、機器人、輕型電動車（LEV）、太陽能和 HVAC 系統。

隨后在 6 月份，英飛凌又基于最新推出的 PSOC? Control 系列 MCU，推出了單芯片控制實現室外壓縮機和風機的雙變頻控制，以及功率因素校正（PFC）控制的方案。我們今天來具體看一下這款方案。

PSOC? Control C3 提供核心性能支撐

據介紹，英飛凌 PSOC? Control C3 系列 MCU 搭載 Arm? Cortex?-M33，最高頻率 180 MHz，并且配備數字信號處理器（DSP）、浮點單元（FPU）和坐標旋轉數字計算機（CORDIC，一種用于加速控制回路計算的數學函數硬件加速器）。

對于電機控制而言，PSOC? Control C3 系列提供的這些計算單元非常有價值。DSP 和 FPU 不必多說，就以 CORDIC 來看，作為一種高效的硬件加速算法，憑借其無需乘法器即可快速計算三角函數、平方根、反正切等復雜數學運算的特性，在提升控制性能、優化實時性方面發揮著關鍵作用，尤其適配電機矢量控制（FOC）等高精度場景。

同時，PSOC? Control C3 系列 MCU 也具有非常高的集成度，配備了豐富的外設、片上存儲器，以及各種接口（I2C、SPI、UART）和脈寬調制（PWM）架構。高集成度能夠直接降低 BOM 成本，減少外部芯片采購成本，尤其在批量生產（如家電、工業驅動器）中優勢顯著。對于工程師而言，高集成度可縮小 PCB 面積，集成外設能減少布線復雜度，適合空間受限場景，同時降低電磁干擾（EMI）風險，短距離布線還能減少信號衰減和噪聲耦合。

PSOC? Control C3 系列 MCU 還有一個出色的特性是安全性，例如具備 Class B 和 SIL 2 安全庫，以及 PSA Certified? 2 級安全認證 / EPC2 標準安全認證（EPC2）。通過加密加速器、TrustZone 和安全密鑰存儲，可實現 IP 保護和設備固件更新。電機作為動力執行核心，其控制 MCU 的安全性是 “功能實現” 的前提，更是 “風險防控” 的底線。高安全性 MCU 通過故障防護、合規適配、防篡改、可靠性提升四大維度，既能滿足工業、家電、汽車等領域的嚴苛安全標準，又能保障系統在復雜環境下的穩定運行，最終降低安全事故風險與全生命周期成本。

單芯片實現 “高頻 PFC + 壓縮機 + 風機” 控制

基于 PSOC? Control C3 系列 MCU 出色的性能，英飛凌打造了一個空調外機高頻 PFC + 雙電機變頻控制解決方案。該方案選用的 MCU 型號為 PSC3M5FDS2ACQ1，二極管為 IDW30E65D1/IDW10G65C5，IGBT 為 IKW30N65WR5/IKWH30N67PR7，柵極驅動器為 1ED44175N01B，IPM 為 IM241-M6T2B、IKCM15L60GD，輔助電源為 ICE5AR4770BZS。

在壓縮機方面，這款方案實現 6kHz 載波頻率，單電阻電流采樣；無感 FOC 算法，執行時間 < 11us（含 ADC 時間、轉矩補償及 SVPWM 過調制）；5 段式 / 7 段式 SVPWM；高性能轉矩補償和死區時間補償等優秀特性。

在風機驅動方面，該方案實現載波頻率 15kHz 至 20kHz，單電阻電流采樣；無感 FOC 算法，執行時間 < 10μs；支持多級逆風啟動算法，逆風、順風及靜態直接閉環啟動，轉矩、功率、速度三種運行模式控制等。

在高頻 PFC 方面，該方案實現單相升壓 PFC，雙閉環控制，CCM 模式；PFC 算法執行時間 <3.2μs（含電流采樣、電壓環及電流環運算）；80kHz PWM 載波頻率，PFC 算法與 PWM 頻率同步，PF cosΦ>99.8%，交流電壓范圍 150V~265V；完善的功率 / 電流 / 電壓保護機制等。

因此，通過 PSOC? Control C3 系列 MCU 單芯片集成，可降低硬件成本，高頻 PFC 減少被動元件體積，方案經量產驗證，兼顧低成本、低噪聲與高性能，契合變頻空調發展趨勢，且具備快速落地能力。

根據英飛凌方面給出的數據，該方案的 80kHz PFC 電感器的電流波形遠優于相同電感器在 40kHz 時的表現（電流紋波更小），在該功率等級下，磁芯和銅線圈的體積可減少約 50%；整個方案在實現 80KHz PFC 控制 + 15kHz 風扇電機控制 + 6kHz 壓縮機控制的情況下，總 CPU load 率低于 50%。

結語

英飛凌基于 PSOC? Control C3 系列 MCU 打造的空調外機高頻 PFC + 雙電機變頻控制方案，憑借單芯片集成帶來的高性能、高集成度與高安全性，實現了從高頻 PFC 到壓縮機、風機雙電機控制的高效協同。其 6kHz 壓縮機載波頻率、15-20kHz 風機驅動頻率及 80kHz 高頻 PFC 的組合，不僅將磁芯和銅線圈體積縮減約 50%，更以低于 50% 的 CPU 負載率展現了強大的運算潛力，同時通過高集成度降低 BOM 成本、縮小 PCB 面積，以安全合規性筑牢系統穩定底線。這一方案既契合家電、工業領域對高效、緊湊、低成本控制的需求，也為變頻設備的技術升級提供了可量產的創新路徑，推動空調等動力控制場景向更高效、更精簡、更可靠的方向邁進。