冰箱、空调压缩机驱动电路的优化策略及应用方案

【导读】压缩机是冰箱空调的心脏，而驱动电路是控制压缩机工作的重要组成部分。通过合理的设计和优化技术的引入，可以提高冰箱空调的制冷效率，实现更加智能化的控制。快包分析师总结了冰箱空调压缩机驱动电路的主要功能及优化技术，同时针对应用需求推荐基于Infineon iMotion产品的压缩机方案和基于极海APM32F030x6压缩机应用方案。不仅能够减少BOM数量、缩小PCB尺寸，还可以提高系统的可靠性，从而帮助客户轻松创造低能耗、小体积、运行更平稳的冰箱、空调系统。

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压缩机驱动电路的主要功能

（1）环境检测

利用温度传感器等设备监测冰箱内外的温度以及压力等参数。这些参数将作为信号输入给控制器。

（2）温度判断

控制器接收到温度传感器等设备提供的信号后，会根据预设的温度范围来判断当前状态。如果冰箱内部温度高于设定值则进入制冷过程;反之，则停止制冷。

（3）压缩机控制

如果控制器判断需要制冷，它会发出信号给驱动芯片，要求启动压缩机。驱动芯片接收到信号后，会根据预设的工作模式和控制算法来控制压缩机的运转。当控制器判断当前温度已经降到预设值以下时，会发出停止信号给驱动芯片，停止压缩机的运转。

压缩机驱动电路的优化技术

（1）变频驱动技术

通过调整驱动芯片输出的电压和频率，实现对压缩机转速的精确控制，以适应不同的制冷需求。

（2）微电脉冲技术

通过给压缩机施加微小的电脉冲信号，提高其启动效率，减少能源消耗。

（3）智能控制算法

利用先进的控制算法，根据温度、湿度等环境参数的变化，实现更加智能化的制冷控制，提高冰箱的制冷效率和节能指标。

方案一：基于Infineon iMotion产品的压缩机方案

本方案基于Infineon iMOTION™智能驱动器，该驱动器结合了即用型FOC电机控制算法，并将数字电机控制IC（iMOTION）IMC101T-T038与三相CIPOS™ Micro智能功率模块相结合。这种组合为低功率电机驱动应用提供了功能齐全的紧凑型逆变器解决方案，是追求更高集成度和更小尺寸客户的理想选择。

IMC101T-T038是IMC100系列的产品，其内置Infineon面向下一代的运动控制引擎（MCE 2.0）。该引擎不仅实现了磁场定向控制，而且消除了开发电机控制算法时所需的软件编码需求。

Infineon iMotion产品的冰箱压缩机方案的方块图

借助此方案，不仅能够减少BOM数量、缩小PCB尺寸，还可以提高系统的可靠性，从而帮助客户轻松创造低能耗、小体积、运行更平稳的冰箱系统。

核心技术优势

  ● 开发周期短；

  ● 无需编程；

  ● 轻松完成电机参数设置和调校；

  ● 极低的BOM成本；

  ● 无需外部OPAMP或比较器；

  ● 单路分流无传感器FOC运行（支路分流/霍尔传感器可选）；

  ● 为功率级和电机提供完整保护；

  ● 栅极驱动器和功率级具有极高灵活性高集成度解决方案，采用IM231-L6S1B，内置过电流保护和UL认证的温度传感器；

  ● 交钥匙解决方案采用IMC101T-T038，具有+/- 0.6%的高速度精度和带扭矩补偿的振动抑制。

方案规格

  ● 适用于变频驱动的高集成度解决方案；

  ● 所有数字和模拟元件均已集成；

  ● 无需外部OPAMP或比较器；

  ● 3.3V或5V电源；

  ● 下一代运动控制引擎（MCE 2.0）；

  ● 经过实地验证的计算引擎，用于实现高效正弦电机控制；

  ● 单路或支路分流；

  ● 无传感器或选装霍尔支持；

  ● 灵活主机接口/控制选项；

  ● 集成保护特性；

  ● 多电机支持，参数处理灵活；

  ● 高引脚数封装；

  ●  iMOTION™驱动器IMD111T-6F040：即用型运动控制器，带脚本引擎和6通道SOI驱动器；

  ● RCD2-600V IGBT可实现最低EMI和损耗；

  ● 系统解决方案可实现高度集成、灵活的设计和最低EMI。

方案二：基于极海APM32F030x6压缩机应用方案

极海推出主控采用APM32F030x6的压缩机方案。该方案能以超高性价比满足冰箱压缩机系统的应用需求，帮助系统设计师尽可能提高电机性能。整个系统架构主要以驱动控制电机为主，可分为7大部分：

1、整流滤波电路将220V交流电转换为直流电，并通过DC-DC稳压至15V和5V，分别给电机电路和MCU电路供电；

2、压缩机为直流三相电机，采用三相六臂全桥驱动方式，MCU通过6路PWM形成闭环控制电机的速度和转向；

3、ADC通过电流检测电路检测电机的U、V、W线上的电流以进行闭环控制；

4、MCU通过捕获主控制系统发出的频率信号来控制电机的速度；

5、ADC对电源电压和温度进行监测，保障系统稳定运转；

6、I2C接口对EEPROM进行读写，保存电机参数，如相电感、相电流、极对数等；

7、GPIO输出相关状态指示信息。

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