基于英飞凌IRMCF188在变频空调设计中的应用

作者 / 费翔 贝能国际有限公司

摘要：由于市场上占比最大的是“1PFC+1MOTOR”的控制方案，本文重点介绍了Infineon公司电机控制专用芯片IRMCF188的应用方案。

0 引言

　　目前市场上空调变频方案主要分日系和欧美系两类，日系由瑞萨和NEC方案为主，欧美系则以TI方案和本文重点介绍的Infineon的iMotionTM方案为代表。iMotionTM方案与其他方案的主要不同。由于iMotionTM方案是一个专用电机驱动方案，芯片已经内置了经过市场验证的完整的电机驱动算法，客户只需要集中精力于把系统调试稳定，并完成自己的空调外机主控程序，就可以迅速完成外机开发，加快产品上市的进度。

1 iMotionTM方案简介

　　iMotionTM方案硬件是基于Infineon公司高性能微处理器完成的，处理器内部分为两个核心，MCE核和MCU核如图1。其中，MCE是电机驱动核，所有电机驱动相关的工作都由这部分完成;ASE是在MCE内的一部分，主要完成一些信号处理和ADC的工作;MCU部分是一个基于51核的8bit MCU，主要用来完成配置MCE以及其他一些周边外设的控制。

　　对于MCE核内的电机控制算法，Infineon公司根据不同的需求发布了不同的固件程序，一般情况下可以直接使用，只需要完成电机参数配置即可;对于特殊需要，可以用Matlab进行功能的更改，Infineon公司发布的所有固件，都有对应的Matlab文件发布，使用者可以按需要更改。

　　针对变频空调应用的不同，Infineon公司推出了“1PFC+1MOTOR“应用的IRMCF188方案和“1PFC+2MOTOR”应用的IRMCF311方案，因为市场上占比最大的是“1PFC+1MOTOR”的控制方案，所以本文重点介绍IRMCF188方案的配置和使用情况。

2 IRMCF188芯片介绍

　　IRMCF188芯片拥有64K Flash和16K RAM，采用TQFP64封装，这个配置可以满足目前绝大部分空调外机对MCU资源的需求，可以完成变频空调外机的单芯片方案的应用。

　　IRMCF188芯片内部资源的框图如图2。可见MCE部分完成了PFC的驱动和保护，电机部分的驱动和保护以及各电压电流的AD采集;MCU部分则包括了通用MCU需要的外设资源，他们两者之间通过双口RAM来进行数据交换，这样可以保证数据交换的及时和有效。

　　另外需要注意的是，IRMCF188芯片包含了内置的高速运放和比较器，好处是可以减少方案外部器件的使用，降低整体BOM(物料清单)成本，并缩小印制板所需面积。另外，内置的运放和比较器可以完成电机的单电阻或双电阻电流采样、保护，以及PFC的电流采样和交流电压采样等工作，只需要通过外部的阻容网络来配置合适的参数即可。这些所有的初始化工作全部由MCE部分固件完成，使用者完全不需要参与控制。

3 IRMCF188变频空调外机应用

　　图3是一个标准的变频空调外机应用框图，配合交流风机和毛细管，可以应用于1.5P及以下的三级能效外机。

　　因为使用了IRMCF188控制方案，外围的运算放大器和比较器都可以省掉，整个结构简单明了，非常有利于产品的开发验证，以缩短产品上市周期。

4 IRMCF188电机参数配置

　　Infineon公司为iMotionTM电机控制应用准备了详细的开发文档和工具，具体内容可以到Infineon公司的官网下载。安装完以后，在安装目录主要有三个工具，用来配置、调试和烧录iMotionTM芯片。

　　通过这些工具，可以用最短时间完成一个变频空调外机PFC加压缩机控制的评估和调试，后续只需要再按照整机控制的要求，完成主控部分(8051部分)程序的设计开发即可，对于现在空调整机变化频繁的时代来说，开发周期的缩短会在市场上产生直接可观的经济效益。

5 结论

　　IRMCF188芯片做为Infineon公司推出的电机控制专用芯片，以其高集成度和简洁的开发模式，针对变频空调外机1PFC+1Motor的应用有其他方案不可比拟的技术优势，可以帮助客户用最短的时间，最优的成本完成变频空调外机的设计。而且其内置电机控制算法经过十几年的积累，已经可以完全满足目前变频空调市场对控制方案的苛刻要求，方案的风险可以降到最低，是目前变频空调外机方案首选的控制方案之一。

　　本文来源于《电子产品世界》2018年第10期第74页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。