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  • 利用 MSPM0 MCU 实现 HVAC 风扇控制设计

    • ZHCADK5 December   2023 MSPM0G3507

       

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Product Overview

利用 MSPM0 MCU 实现 HVAC 风扇控制设计

本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见,TI 提供了译文;由于翻译过程中可能使用了自动化工具,TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性,请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本(控制文档)。

在现代社会中,汽车已经是人类最常用的交通工具。暖通空调 (HVAC) 是汽车不可或缺的重要组成部分,它使用加热或冷却功能将汽车的环境温度保持在舒适的范围内,从而改善乘客体验。

HVAC 系统的复杂性和自动化程度各不相同,具体取决于车辆类型。简单的 HVAC 使用物理旋钮和拨盘来控制环境温度和风速。复杂的 HVAC 通过多个传感器自动控制环境温度、湿度和空气质量,如图 1 所示。

GUID-20231113-SS0I-NQRC-TT8F-J9FP0HFGSGTF-low.jpg图 1 更智能的 HVAC 控制面板

HVAC 系统概述

HVAC 系统由鼓风机、压缩机、蒸发器、加热器、传感器、空气导管和空气阀组成。HVAC 系统的功能是交换空气,以及在交换空气时改变温度、湿度和空气质量。交换的空气来自鼓风机,由空气阀控制,以便从汽车内部或外部抽取空气。鼓风机将空气送至蒸发器以降低温度,并将空气送至加热器以升高温度。

在传统的内燃机 (ICE) 车辆中,热源来自 ICE。空气导管和空气阀用于控制低温和高温空气的比例,从而控制送入车内的空气的温度,进而控制车内的环境温度。在混合动力电动汽车 (HEV) 和电动汽车 (EV) 中,系统中有内部 PTC 加热器模块用于加热空气。图 2 展示了混合动力汽车/电动汽车中的加热和冷却系统。

GUID-20231113-SS0I-FW9W-MC92-D2MXRDKTGH1D-low.png图 2 混合动力汽车/电动汽车中的加热和冷却系统

HVAC 风扇控制模块

HVAC 风扇控制分布在 HVAC 系统中的多个传动器之间。在鼓风机中,需要通过控制风扇速度来控制 HVAC 系统的进气量。在蒸发器中,需要使用风扇产生额外的气流,以协助完成空气和蒸发器冷芯之间的热交换。汽车 HVAC 风扇控制模块设计需要:

  • 降低 EMI,以优化系统性能。
  • 可扩展电源和通信接口。
  • 全面诊断,识别故障和用于保护。
  • 高速,更宽的速度范围、高扭矩和低噪声

图 3 展示了汽车 HVAC 风扇控制模块的基本系统方框图。

GUID-20231113-SS0I-2CRT-FPM2-HMHPVJ4NHWLQ-low.svg图 3 HVAC 风扇控制模块系统方框图

TI 的可扩展 MSPM0 MCU 产品系列采用 Arm® Cortex® -M0+ 内核,最大 CPU 速度为 80MHz,引脚对引脚兼容的产品系列涵盖 4KB 至 512KB 的闪存存储器,具有可选的模拟集成、多个计时器资源以及适用于汽车应用的 LIN 和 CAN-FD 接口。这为 HVAC 风扇控制模块设计提供了低功耗、高性能设计。图 4 展示了一个示例。

GUID-20231113-SS0I-9VZG-MSHG-RNJGM8FBRDHP-low.svg图 4 MSPM0 平台特点和优势

适用于 HVAC 风扇控制模块的 MSPM0 设计

图 5 展示了基于 MSPM0G350x 的 HVAC 风扇控制设计的建议方框图。

GUID-20231113-SS0I-PWHB-KF5T-DJBXHJNSZNP8-low.svg图 5 用于 HVAC 风扇控制的 MSPM0 平台方框图

MSPM0G350x 在以下应用中的主要特性:

  • 具有更高数据处理能力的数学加速器(除法、三角函数、平方函数)
  • 适用于具有死区支持的互补 PWM 的高级计时器
  • 具有 11.2 ENOB 和 4Msps 采样率的双通道 12 位 SAR ADC
  • 内部使用的 8 位 DAC 和 1Msps 12 位缓冲 DAC
  • 两个片上零漂移斩波运算放大器 (OPA) 和一个通用放大器
  • 三个用于保护的高速比较器
  • LIN 或 CAN-FD 接口

资源

立即订购 MSPM0 LaunchPad™ 开发套件 LP-MSPM0G3507,开始评估用于 HVAC 风扇控制的 MSPM0。借助软件开发套件 (SDK) MSPM0-SDK 和图形代码生成工具 SysConfig 快速开始编码。以下链接提供了其他资源。

  • MSPM0 概述页面
  • MSPM0 Academy
  • MSPM0 LaunchPad 开发套件和资源:
    • LP-MSPM0L1306 LaunchPad 开发套件
    • 德州仪器 (TI),MSPM0 L 系列 MCU 硬件开发指南 应用手册。
    • LP-MSPM0G 1507 LaunchPad 开发套件
    • 德州仪器 (TI),MSPM0 G 系列 MCU 硬件开发指南 应用手册。

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