家用空調(diào)的發(fā)展歷程跨越百年。從早期依賴定頻壓縮機(jī)進(jìn)行單一溫度調(diào)節(jié)，到分體式設(shè)計的普及，噪聲源成功外移，再到21世紀(jì)全直流變頻技術(shù)的引入，行業(yè)不斷向高效能邁進(jìn)。如今，主流家用空調(diào)室外機(jī)已不再滿足于簡單的啟停，而是通過智能芯片實現(xiàn)對壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速與冷媒流量的精準(zhǔn)控制，不僅達(dá)成了±0.5℃的恒溫效果，更能確保機(jī)組在-32℃至60℃的嚴(yán)苛環(huán)境下穩(wěn)定運行。

這一轉(zhuǎn)變要求室外機(jī)系統(tǒng)必須高效協(xié)同控制壓縮機(jī)、直流風(fēng)機(jī)、電子膨脹閥以及搭配單相有源功率因數(shù)校正（PFC）。面對復(fù)雜的FOC（磁場定向控制）算法及高硬件算力需求，高性能、高集成度且高可靠性的 MCU 成為破局關(guān)鍵。

凌鷗創(chuàng)芯與晶豐明源聯(lián)合推出LKS32MC07x 系列高性能 MCU，該系列采用96MHz Arm Cortex-M0+DSP雙核架構(gòu)，配合豐富外設(shè)與優(yōu)化算法，可穩(wěn)定驅(qū)動風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)及成熟的PFC，并搭配自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能。該系列適配主流家用空調(diào)場景，為客戶提供從MCU、輔助電源、PFC控制、雙電機(jī)驅(qū)動到控制軟件的系統(tǒng)級全套解決方案。

主控芯片LKS32MC07x系列

LKS32MC07x系列MCU采用32位Arm Cortex-M0+專用DSP雙核架構(gòu)，主頻96MHz，配備128KB Flash與12KB RAM，集成2路12位高速ADC及4路運算放大器及高精度RC時鐘（±1%），并支持UART、SPI、I2C等通信協(xié)議，系統(tǒng)拓展性強(qiáng)，且具備卓越的抗靜電（ESD）和抗群脈沖能力（EFT），確保穩(wěn)定運行。

本方案采用該系列中的LKS32MC070RBT8作為主控芯片，支持2.5-5.5V單電源供電，ADC支持14通道輸入與2路同步采樣。該芯片單顆即可支持最大2000W功率的雙電機(jī)無感FOC控制與數(shù)字PFC驅(qū)動，并集成壓縮機(jī)單電阻電流采樣功能，為空調(diào)外機(jī)三合一控制提供了高度集成、可靠高效的芯片基礎(chǔ)。

空調(diào)外機(jī)三合一方案

圖1. 方案應(yīng)用框圖

該方案高度集成，支持2路ADC同步采樣，內(nèi)置4路運算放大器，1組獨立PWM模塊，可輸出12路帶獨立死區(qū)控制的PWM信號，1路帶保護(hù)功能獨立TIMER模塊，可輸出一路PWM信號，簡化了外圍電路。性能表現(xiàn)上，在壓縮機(jī)全頻率范圍震動小，低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行，風(fēng)機(jī)順逆風(fēng)穩(wěn)定啟動，帶載功率因數(shù)（PF值）可達(dá)99%以上。

功能層面上，方案具備壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)補(bǔ)償能力，有效實現(xiàn)壓縮機(jī)減震，同時兼容自動弱磁和速度環(huán)控制，采用分層軟件架構(gòu)，接口豐富，擴(kuò)展靈活。此外，系統(tǒng)集成了全面的故障保護(hù)機(jī)制，包括硬件過流、停機(jī)電壓控制、缺相保護(hù)及堵轉(zhuǎn)保護(hù)等功能，確保運行安全可靠。

智能分時調(diào)度，卓越實時響應(yīng)能力

本方案采用先進(jìn)的智能分時調(diào)度機(jī)制，利用內(nèi)置專用DSP加速運算，高效協(xié)調(diào)壓縮機(jī)FOC驅(qū)動和PFC控制算法，實現(xiàn)了“雙電機(jī)驅(qū)動+PFC控制+主控系統(tǒng)”三者的高時效性并行處理。得益于優(yōu)秀的算法架構(gòu)，系統(tǒng)具備卓越的實時響應(yīng)能力。即使面對極端溫度、電壓波動或負(fù)載突變，依然能確保整機(jī)平穩(wěn)運行。

圖2. 紅：PFC-40k、綠：壓縮機(jī)-6k、紫：外風(fēng)機(jī)18k中斷時序 高可靠性硬件平臺，全方位提升整機(jī)穩(wěn)定

卓越環(huán)境適應(yīng)性方案基于高可靠性硬件平臺打造，在-15℃低溫制熱或53℃高溫制熱的嚴(yán)苛工況下，仍能保持長時間穩(wěn)定運行，性能表現(xiàn)值得信賴。

振動抑制壓縮機(jī)驅(qū)動內(nèi)置智能自適應(yīng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，可精準(zhǔn)抑制低轉(zhuǎn)速頻段的外機(jī)振動，顯著提升整機(jī)運行平穩(wěn)度，有效降低運行噪音，同時延長空調(diào)的整體使用壽命。

圖3. 低速轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償電流

圖4. 高速脫離轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償區(qū)間電流

高載頻外風(fēng)機(jī)驅(qū)動技術(shù)方案實現(xiàn)風(fēng)機(jī)全程靜音運轉(zhuǎn)，告別電磁噪音干擾，為用戶營造更舒適安寧的環(huán)境。同時，系統(tǒng)配備強(qiáng)效順逆風(fēng)啟動功能，面對大風(fēng)天氣依然能夠平穩(wěn)可靠啟動，無懼外界風(fēng)力影響。

電力適應(yīng)性強(qiáng)方案搭載高性能PFC控制電路，支持185V-240V寬電壓輸入，在全電壓范圍內(nèi)，均能提供穩(wěn)定的母線升壓能力和優(yōu)秀的整流效果。即便在電網(wǎng)電壓波動較大的情況下，系統(tǒng)仍可保持高效運行，功率因數(shù)高達(dá)0.999，節(jié)能且穩(wěn)定。

圖5. PFC功率因數(shù)校正

晶豐明源 & 凌鷗創(chuàng)芯 LKS32MC07x 系列 MCU產(chǎn)品，以 “精簡設(shè)計” 破局，以 “高性價比” 立足，用高性能與高可靠性賦能空調(diào)外機(jī)壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)和PFC精準(zhǔn)控制。歡迎與我們聯(lián)系，獲取詳細(xì)方案資料與技術(shù)支持，共同打造更具競爭力的空調(diào)產(chǎn)品。

關(guān)于凌鷗創(chuàng)芯

南京凌鷗創(chuàng)芯成立于2015年8月，是一家專注于控制及驅(qū)動集成電路及總體解決方案設(shè)計的國家高新技術(shù)企業(yè)。公司核心業(yè)務(wù)為微控制器芯片(MCU)、預(yù)驅(qū)(Gate Driver)、以及電源模塊(IPM) 。 擁有一支經(jīng)驗豐富、多學(xué)科、綜合能力強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊，具備各種電機(jī)控制算法、應(yīng)用方案及特種電機(jī)的開發(fā)能力。公司通過不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，秉承為天地立芯、為控制塑魂的使命，致力于提供極高性價比的產(chǎn)品、卓越的技術(shù)服務(wù)，繁榮電控生態(tài)、領(lǐng)航電控未來。

*本文提及的測試結(jié)果是在實驗室條件下真實測試下得出，實際產(chǎn)品視應(yīng)用環(huán)境和批次差異，可能會存在不同，凌鷗創(chuàng)芯保留最終解釋權(quán)