本文主要介紹利用SPMC75F2413A單片機構成DC變頻空調控制方案。DC變頻空調控制器工作機理，重點介紹SPMC75F2413A 在DC變頻空調器中的使用方法。
關鍵詞：SPMC75F2413A、PS21865A、模糊控制、凌陽單片機

1 引言
隨著我國國民經濟的發(fā)展和人民物質文化生活水平的不斷提高，空調器已廣泛應用于社會的各種場合，直流變頻空調器因具有節(jié)能、低噪、恒溫控制、全天候運轉、啟動低頻補償、快速達到設定溫度等性能，使空調的舒適性大大提高，將越來越受到人們的喜愛。單片機技術的廣泛應用，直流變頻技術及模糊控制技術在空調器嵌入式控制領域的成功應用，半導體功率器件的迅速發(fā)展為直流變頻控制的推廣提供了技術保障。
本設計方案的DC變頻空調控制器由室內機控制器、室外機控制器兩部分組成。基于SPMC75F2413A 的優(yōu)越性能，用其設計室外機DC變頻控制器，容易實現產品模塊化、智能化特點，控制參數采用開放式結構，便于與各種壓縮機聯結，從而能夠在最短的時間內根據不同廠家的要求進行產品的升級換代。以這種方式，產品可以更快地推向市場，獲得時間上的競爭優(yōu)勢。本控制器含有以下關鍵技術：
1、模糊控制技術：依據室內環(huán)溫、管溫，室外環(huán)溫、管溫、壓縮機排氣溫度、壓縮機過載保護溫度、壓縮機電流等參數建立模糊邏輯關系，控制壓縮機的運轉速度、室外風機及其它負載運行；
2、基于反電勢位置偵測的BLDC驅動技術;
3、模塊控制保護電路：當模塊有保護信號輸出時，通過硬件電路斷開PWM 模塊輸出控制信號，以達到保護模塊的效果，并且可靠的給單片機模塊保護信號；
4、EMC 及可靠性設計技術：在掌握空調的干擾機理的前提下，硬件設計重點考慮以下幾點：電源電路設計、濾波電路參數設計、印制板地線及信號線設計，并且軟件采用容錯技術。

2芯片特性簡介
本系統是基于智能功率模組芯片和SPMC75F2413A實現DC變頻器方案，下面介紹SPMC75F2413A的特性。
SPMC75F2413A 是μ’nSP?系列產品的一個新成員，是凌陽科技新推出的一個16位結構的微控制器。與其它μ’nSP?產品不同的是，SPMC75F2413A主要應用在工控或是家電的變頻驅動領域。由于其擁有出色性能定時器PWM信號發(fā)生器組。因此，SPMC75F2413A可以方便的實現各種電機驅動方案。
SPMC75F2413A在4.5V～5.5V工作電壓范圍內的工作速度范圍為12～24MHz，擁有2K字SRAM和32K字閃存ROM；64個可編程的多功能I/O端口；5個通用16位定時器/計數器，且每個定時器均有PWM發(fā)生的事件捕獲功能；2個專用于定時可編程周期定時器；可編程看門狗；低電壓復位/監(jiān)測功能；8通道10位模-數轉換。SPMC75F2413A在電機控制領域有相當優(yōu)秀的表現。
特性包括：
◆ 凌陽16位μ’nSP?處理器(ISA 1.2)
◆ 工作電壓：
內核：4.5V～5.5V
◆ 最高運行速度：24MHz
◆ 工作溫度： -40 ℃～85 ℃
◆ 芯片內存儲器：
32KW (32K×16) Flash
2KW (2K×16) SRAM
◆ 基于時鐘發(fā)生模塊的鎖相環(huán)電路
◆ 看門狗定時器
◆ 10位模/數轉換器
8通道輸入
10us (100kHz)轉換時間
◆ 串行通訊接口
通用異步串行通訊接口(UART)
標準外圍接口(SPI)
◆ 總計64個通用輸入輸出管腳
◆ 電源管理
2種低功耗模式：Wait/Standby
每個外設都可以獨立的供電
◆ 兩個比較匹配定時器
◆ 5個16位通用定時器
2個用于脈寬調制
2個用于速度捕獲
1個用于速度反饋環(huán)。
◆ 中心(center)或邊沿(edge)脈寬調制輸出
◆ 通過外部錯誤保護管腳進行脈寬調制輸出保護
◆ 可編程的死區(qū)控制(Dead time control)
◆ 脈寬調制服務和錯誤中斷發(fā)生
◆ 具備驅動交流感應電機和直流無刷電機的能力
◆ 內嵌在線仿真功能

3系統總體方案介紹
本DC變頻空調系統分室內機系統和室外機系統兩部分，其中室內機系統主要是系統一些邏輯狀態(tài)信息的處理，而室外機系統主要是DC壓縮機的變頻驅動部分。在本系統方案中室內機選用的是SPMC701FM0A實現的，SPMC75F2413A主要是應用在BLDC變頻驅動部分。系統結構框圖如圖3-1所示。

圖 3-1 DC變頻空調系統框圖

系統的基本工作過程：
室外機的主控MCU（SPMC75F2413A）隨時接收來自室內機的控制和狀態(tài)信息，從而去控制室外的風機、四通閥和壓縮機，完成相應的控制功能。同時還會將室外機的一些狀態(tài)和室外的一些溫度信息傳回室內機。室內機則根據室外機返回的參數和室內機本身的一些工作狀態(tài)和溫度信息對整個空調系統進行協調控制。

4系統硬件設計
整個系統由室內機系統和室外機系統兩部分組成。下面主要介紹室外內系統。
4.1 系統結構
室外機系統主要由IPM功率驅動模塊、反電勢位置偵測電路、開關電源、室外風機驅動、由SPMC75F2413A構成的MCU子系統和Power Line通信電路等模塊構成。室外機系統電路結構如圖 4-1所示。

圖 4-1 室外機系統框圖

4.2 MCU控制電路
圖4-2 為MCU 控制電路，此部分的電路主要是以SPMC75F2413A 微控制器為主，CON5 連接在線調試、仿真器ICE。MCU控制電路是整個室外機系統的控制核心，室外機的所有外設均在其協調控制下工作。

圖4-2 MCU 控制電路

4.3 電源電路
圖4-3為EMI電源濾波電路與軟啟動電路，AC 電源輸入接頭為CON1、CON3和CON5，電壓為220VAC，電源輸入端通過突波吸收器ZNR3 以避免過大的電壓突波損壞器件，L1、C2、C1、C5和C3組成EMI濾波電路，濾除電路中的電磁干擾；RL1、RT2和D1構成軟起動電路，防止電路上電時的大電流沖擊。

圖4-3 EMI 電源濾波器