ZHDA104 April   2026 MSPM0C1106 , MSPM0G3507 , MSPM0G3519 , MSPM0H3216 , MSPM0L1117 , MSPM0L1306 , MSPM0L2228

 

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A2L 气体传感器

制冷剂是空调和冰箱内部温度调节的关键组成部分。这些电器中使用的传统制冷剂往往具有较高的全球变暖潜能值 (GWP)，而当前全球的法规正推动利用其他类型的制冷剂替代它们。例如 A2L，该制冷剂具有低毒性和低 GWP（全球变暖潜能值）。然而，A2L 制冷剂具有轻微易燃性。因此，现代电器必须包含一个传感器，用于持续监测制冷剂浓度，防止潜在的火灾危险。这些传感器模块需要一个 MCU 来控制运行并根据传感器读数计算浓度。TI 的 MSPM0 MCU 凭借其高精度 ADC、灵活的通信模块等低功耗、高性能特性以及具有竞争力的价格，成为集成到此类应用中的绝佳选择。

制冷剂应用示例图 1 制冷剂应用示例

A2L 传感器模块由哪些部分组成？

业界使用了三种 A2L 传感器：NDIR 传感器、TC（热导率）传感器和 MOS 传感器（MOS 传感器由于精度低于其他两种，不符合最新的 UL-60335-2-40 标准要求）。而 NDIR 传感器具有高可靠性和长寿命，因此大多数应用都采用了该传感器。因此，我们将重点介绍使用该传感器的 A2L 传感器模块。传感器周围使用的其他元件如下。

  • A2L 传感器：检测系统中 A2L 制冷剂的浓度。
  • MCU：利用集成的数字和模拟模块，接收来自 A2L 传感器的读数，计算制冷剂的允许浓度，控制传感器，与主控制板通信，并检测传感器的性能下降故障。
  • 通信收发器：传感器通过 MCU 与主控制板进行通信。RS-485 是大多数 A2L 传感器模块的常见选择。
  • AFE：帮助将检测频段调整到目标气体范围。根据成本考虑，用户可以选择专用设计或分立式设计。

有关传感器模块设计注意事项的更多信息，请参阅采用 A2L 制冷剂：注意事项和要求。

A2L 传感器 MCU AFE 通信收发器
NDIR MSPM0Cxxxx Arm Cortex M0+ 24/32MHz 适用于 (NDIR) 传感应用的可配置 AFE LMP9105x 5V RS-485 收发器 THVD1500
MSPM0Lxxxx Arm Cortex M0+ 32MHz
TC MSPM0Hxxxx Arm Cortex M0+ 32MHz MCU 双通道、超高精度、零漂移、低输入偏置电流运算放大器 TLV2387
MSPM0Gxxxx Arm Cortex M0+ 80MHz
MOS
A2L 传感器模块简要方框图图 2 A2L 传感器模块简要方框图

为什么为 A2L 传感器模块应用选择 MSPM0？

德州仪器 (TI) 的可扩展 MSPM0 MCU 产品组合采用 Arm® 32 位 Cortex-M0+ 内核，最大 CPU 速度为 24MHz、32MHz 或 80MHz，具体取决于器件。该引脚对引脚兼容的产品组合涵盖 4KB 至 512KB 闪存存储器，具有可扩展的模拟集成功能。MSPM0 具有广泛的数字、模拟和接口集成功能，可为 A2L 传感器模块提供高性能的可靠选项。

MSPM0 平台的优势图 3 MSPM0 平台的优势

适用于这些应用的 MSPM0 MCU 主要特性：

  • 12 位 1.5Msps 至 4Msps 模数转换器 (ADC)
  • 通信接口（UART、I2C、SPI）
  • 通用输入和输出 (GPIO)
  • 高达 512KB 闪存存储和高达 128KB RAM 存储器
  • 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（对于 32MHz MSPM0，可升至 64MHz）

在 MCU 上执行的软件功能：

  • 控制传感器或主控制板的 GPIO 输出和输入
  • 采集热电堆读数，并对其进行处理以计算系统中 A2L 制冷剂的浓度
  • 监测传感器热敏电阻的温度
  • 检测传感器性能下降故障
  • 通过任何通信端口与主控制板定期通信

哪款 MSPM0 适用于 AL2 传感器模块？

传感器模块中的 MCU 需要处理多项任务，例如：通过 GPIO（直接或借助晶体管）控制 A2L 传感器的红外灯，通过其 ADC 通道或与外部 ADC 通信来采集传感器读数，处理读数并计算 A2L 制冷剂浓度，以及将计算结果/报告发送至主控制板。MSPM0 MCU 凭借灵活的通信方式、大量 IO 引脚以及高级模拟模块，能够满足这些基本要求。此外，所有 MSPM0 器件均提供了安全特性，例如禁用编程引脚或使用密码保护存储空间，以防止外部人员篡改器件。不过，根据模块的具体需求，某些系列会更为适合。

面向成本优化型应用

MSPM0C 系列是实现低成本 A2L 传感器模块的最佳 M0 器件系列。该系列 MCU 提供了低存储空间、低成本的设计方案，同时具备足够的 IO 和模拟功能，可确保传感器模块可靠运行。该系列器件提供了 8KB 至 64KB 闪存存储、1KB 至 4KB RAM、18 至 45 个 I/O 引脚，以及一个采样率为 1.5 至 1.6Msps 的 12 位 ADC。

面向功率优化型应用

MSPM0L 系列是实现低功耗 A2L 传感器模块的最佳 M0 器件系列。该系列 MCU 具有 MSPM0 产品组合中最低的电流/功耗，其最低功能模式电流仅为 1µA，并具备高能效特性（在低功耗模式下仍可运行大多数模块）。该系列器件提供了 32KB 至 256KB 闪存存储、4KB 至 32KB RAM、28 至 73 个 I/O 引脚，以及一个采样率为 1.68Msps 的 12 位 ADC。

面向 5V 系统应用

大多数 MSPM0 系列都需要一个 LDO 来将 MCU 的供电电压转换为 MCU 的 3.3V 或更低输入电压。而 MSPM0H 系列可耐受 5V 电压，因此非常适合尺寸限制或成本不允许使用 LDO 且模块中使用了 5V 电压的系统。该系列器件提供了最高 64KB 闪存存储、最高 8KB RAM、最多 45 个 I/O 引脚，以及一个采样率为 1.6Msps 的 12 位 ADC。

面向高性能应用

MSPM0G 系列是实现快速、高性能 A2L 传感器模块的最佳 M0 器件系列。该系列凭借内部锁相环、匹配加速器硬件模块，以及 MSPM0 MCU 所能提供的最大存储空间和存储器，拥有 M0 系列中最高的振荡器频率。该系列器件提供了 32KB 至 512KB 闪存存储、16KB 至 128KB RAM、60 至 94 个 I/O 引脚，以及一个采样率为 4Msps 的 12 位 ADC。

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