ZHCAFY8 November   2025 DRV7308 , MSPM0G3507 , MSPM0H3216

 

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如今，空调机组作为多功能器件，可为各类场所提供制冷。其功能涵盖温度检测与控制、风速调节及物联网连接。所有这些功能均需微控制器 (MCU) 来实现——收集系统内部传感器信息，与系统中其他 MCU 通信，并控制不同工作模式、LED 及其他必要外设。TI 的 MSPM0H MCU 凭借以下优势成为此类应用的理想选择：兼容 5V 的电源管理系统、低功耗、高性能功能（例如高级计时器、计时器倍频器、计量功能、功能安全库）、与业界通用 MCU 的引脚对引脚兼容性，以及具有竞争力的定价。

室内空调机组有哪些常见组成部分？

与室内空调机组相关的应用由多个模块组成，这些模块负责特定的任务。最常见的模块如下：

  1. 显示和/或音频模块

  2. 主系统控制

  3. 风扇 V/F（变频驱动）或电机驱动模块

在许多设计中，主系统控制与电机驱动模块会整合为单一解决方案。相比之下，显示和/或音频模块通常由专用接口 MCU 处理。此外，某些应用需要隔离系统的特定部分（例如显示模块），以防止用户接触室内空调机组的大功率区域。对于这些设计，一些主要组成部分包括：

  • 无刷直流电机：将电能转换为机械能（扭矩）。

  • 电机控制：基于实时电机位置、温度和电流反馈的 PWM 逻辑控制信号，这些信号转换为驱动器信号，以开关 MOSFET、为电机绕组通电并提供电流以使电机换向。电机驱动器和 MCU 解决方案在大多数应用中很常见。氮化镓 (GaN) 智能电源模块特别适合此类应用，既能承受控制空调风扇所需的高压，又可精简电机控制元件数量与布局空间，其高效能特性在 250W 及以下应用中无需散热片即可稳定运行。您可以使用 DRV7308EVM 测试其功能和特性，也可以借鉴 TIDA-010273 参考设计。

  • 输入用户接口：选择空调工作模式，例如制冷和制热、风扇转速和气流方向以及系统开/关。
  • 输出用户接口：使用 LED、LCD 提供视觉反馈，或使用扬声器提供声音反馈。
  • MCU：利用集成的数字和模拟模块，根据输入用户接口对电机进行换向，与系统中的其他器件进行通信，并为系统状态提供输出用户接口。

TI 提供了丰富的器件，供室内空调机组应用的各个组成部分使用，下面将重点介绍其中一些器件。

电机MCU电机

驱动器 (GaN IPM)

电机电压

（交流和直流）

传感器

梯形波控制/FOC 和无传感器 FOC

无刷直流MSPM0Hxxxx Arm Cortex M0+ 32MHz MCUGaN IPM（DRV73xx 系列）120V 至 265V 和 150V 至 450V霍尔传感器（DRV5xxx 系列）

基于这些主要组成部分，我们可以将此应用分为两种架构类型：

室内空调机组系统模块架构类型图 1 室内空调机组系统模块架构类型

类型 1 — 主系统控制与电机控制 MCU 解决方案

在该架构中，MCU 负责统筹系统信号（包括温度、来自多个模块的输入、GPIO、电容式传感器及其他传感器数据），与室外空调机组、无线收发器、显示屏、外部 EERPOM 或音频 MCU/模块进行通信，并通过电机驱动器或 GaN IPM 控制低速和常规转速风扇电机。隔离区域将主要由输入和输出/显示模块组成。

类型 2 — 主系统控制 MCU 加风扇模块/MCU 驱动解决方案

在该架构中，主系统控制 MCU 负责类型 1 中提到的任务。它可以通过电机驱动器/模块或电机控制 MCU 进行简单的电机控制（配合半桥和 MOSFET），从而直接控制电机转速。电机控制 MCU 有时不需要 5V 支持，这使得 MSPM0G MCU 系列非常适合该模块，这得益于其用于监测电机状态的多个模拟外设、用于控制电机的高级计时器以及高速处理能力 (80MHz)。通常，两个器件都通过 UART 进行通信，相互更新器件（来自主系统控制 MCU）和电机（来自电机控制 MCU）的最新状态。

为什么考虑将 MSPM0H 用于室内空调机组应用？

德州仪器 (TI) 的可扩展 MSPM0H MCU 采用 Arm® 32 位 Cortex-M0+ 内核，CPU 最高运行频率可达 32MHz。该器件能够支持最高 5.5V 的工作电压。这款引脚对引脚兼容的 MCU 配备高达 64KB 的闪存存储器，具有可扩展的模拟集成和电机控制模块。MSPM0H 具有广泛的数字、模拟和接口集成，可为电机控制设计和模拟信号监测提供高性能的可靠选项。此外，MSPM0H 系列还提供了一个电机驱动器库，用于控制各类电机驱动器，并提供了用于监测器件电源电压的代码示例，可实现简单的计量监测。

适用于这些应用的 MSPM0H MCU 主要特性：

  • 具有互补 PWM 输出的通用和高级计时器

  • 高级计时器倍频器，能够将计时器源的基底器件频率加倍（升至 64MHz）

  • 12 位 1.6Msps 模数转换器 (ADC)
  • 通信接口（UART、I2C、SPI）
  • 通用输入和输出 (GPIO)

  • 高达 64KB 的闪存

在 MCU 上执行的软件功能：

  • 基于触发位置生成脉宽调制信号 (PWM)（得益于霍尔传感器反馈）来控制电机转速/支持无传感器 FOC 解决方案（得益于电流检测功能）

  • 持续测量并处理各类系统反馈信号，如电压与电流（检测/处理）

  • 监测系统不同器件的温度，或通过其内部 ADC 执行基本计量功能
  • 定期与室外空调机组、WiFi 发送器、显示和音频模块、外部 EEPROM（如果需要）和泄漏检测模块进行通信
  • 控制 GPIO 输出和输入以及 LED 驱动器

  • 安全库，可减少 EC60730 B 类认证所需的开发工作量

您可以订购 LP-MSPM0H3216 来测试 MSPM0H 的功能和特性。

MSPM0H 在室内空调机组应用中有什么作用？

大多数现代室内空调机组仅使用单个 MCU 来处理空调功能的大部分关键控制环节。从控制风扇到监测系统温度，主系统控制要求 MCU 不仅能够执行检测和控制，还能够与相邻模块进行通信。

室内空调机组中主系统控制和电机驱动模块的 MSPM0Hxxxx 方框图图 2 室内空调机组中主系统控制和电机驱动模块的 MSPM0Hxxxx 方框图

用于主系统控制和电机驱动模块

在这类系统中，MCU 必须能够承受这些应用所需的最低电压，通常约为 5V。MCU 执行电机控制算法来调节电机转速和（有时）方向，同时监测温度和其他影响电机行为的传感器。某些应用可能使用传感器梯形波控制/FOC（利用霍尔传感器）或无传感器 FOC（测量电机电流）。MSPM0H 凭借内部模拟器件可轻松应对任一情况。MCU 通常还充当系统中的主处理器，控制状态 LED、继电器等其他电气元件，并与 Wi-Fi 器件/发送器、显示和音频 MCU、外部 EEPROM、泄漏检测模块及室外空调机组等其他器件通信。德州仪器 (TI) 的 32MHz MSPM0H MCU 为这些模块提供了廉价、可靠且功耗相对较低的选择。

仅用于主系统控制

在这类系统中，MCU 将负责前述任务，但电机控制除外。MSPM0H 具有多个 COM 端口、可靠的模拟信号跟踪和快速处理能力，因此非常适合使用。此外，MSPM0 系列提供了一个诊断库，应有助于减少最高至 IEC60730 B 类应用的开发工作量。最后，可利用 MSPM0H 内部 ADC 及其计算能力实现基本的计量功能。（通常情况下，这通过 Σ-Δ ADC 完成。M0H ADC 属于 SAR）

仅用于电机驱动控制

在这种类型的系统中，MCU 通过以下方法执行高级电机控制方案：根据电机的反电动势 (BEMF) 电压反馈以正确顺序生成多个可配置 PWM。专用电机驱动 MCU 为这类应用带来的好处包括：减轻主系统控制装置的处理负担、简化 MCU 和电机驱动器之间的通信，以及提升系统的模块化水平。一些应用可能选择使用非连续 PWM/两相 PWM（用于最大限度减少开关损耗并提高效率），而不是传统的连续 PWM。可更大限度地减少与非连续 PWM 相关的开关损耗，因为在任何给定的时间点只有两个相位，而不是传统的三个相位。这意味着只有四个 GaN FET 进行开关、而不是六个。MSPM0H 具有高级计时器，因此可轻松处理该问题。

资源

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