1 引言

随着我国国民经济的发展和人民物质文化生活水平的不断提高，空调器已广泛应用于社会的各种场合，直流变频空调器因具有节能、低噪、恒温控制、全天候运转、启动低频补偿、快速达到设定温度等性能，使空调的舒适性大大提高，将越来越受到人们的喜爱。单片机技术的广泛应用，直流变频技术及模糊控制技术在空调器嵌入式控制领域的成功应用，半导体功率器件的迅速发展为直流变频控制的推广提供了技术保障。

本设计方案的ac变频空调控制器由室内机控制器、室外机控制器两部分组成。基于spmc75f2413a 的优越性能，用其设计室外机ac变频控制器，容易实现产品模块化、智能化特点，控制参数采用开放式结构，便于与各种压缩机联结，从而能够在最短的时间内根据不
同厂家的要求进行产品的升级换代。以这种方式，产品可以更快地推向市场，获得时间上的竞争优势。本控制器含有以下关键技术：

1、模糊控制技术：依据室内环温、管温，室外环温、管温、压缩机排气温度、压缩机过载保护温度、压缩机电流等参数建立模糊逻辑关系，控制压缩机的运转速度、室外风机及其它负载运行；

2、高效的三次谐波注入基于dds的spwm发生技术，充分利用电源电压、精确的频率调整、实时的电压补尝功能，使压缩机更有效工作;

3、模块控制保护电路：当模块有保护信号输出时，通过硬件电路断开pwm 模块输出控制信号，以达到保护模块的效果，并且可靠的给单片机模块保护信号；

4、emc 及可靠性设计技术：在掌握空调的干扰机理的前提下，硬件设计重点考虑以下几点：电源电路设计、滤波电路参数设计、印制板地线及信号线设计，并且软件采用容错技术。

2 芯片特性简介

本系统是基于智能功率模组芯片ps21865a和spmc75f2413a实现的ac变频空调方案，下面介绍spmc75f2413a的特性。

spmc75f2413a 是μ'nsp?系列产品的一个新成员，是凌阳科技新推出的一个16位结构的微控制器。与其它μ'nsp?产品不同的是，spmc75f2413a主要应用在工控或是家电的变频驱动领域。由于其拥有出色性能定时器pwm信号发生器组。因此，spmc75f2413a可以方便的实现各种电机驱动方案。

spmc75f2413a在4.5v~5.5v工作电压范围内的工作速度范围为0~24mhz，拥有2k字sram和32k字闪存rom；64个可编程的多功能i/o端口；5个通用16位定时器/计数器，且每个定时器均有pwm发生的事件捕获功能；2个专用于定时可编程周期定时器；可编程看门狗；低电压复位/监测功能；8通道10位模-数转换。spmc75f2413a在变频控制领域有相当优秀的表现。

特性包括：

凌阳16位μ'nsp?处理器(isa 1.2)
工作电压：
- 内核：4.5v～5.5v
最高运行速度：24mhz
工作温度： -40 ℃～85 ℃
芯片内存储器：
- 32kw (32k×16) flash
- 2kw (2k×16) sram
基于时钟发生模块的锁相环电路
看门狗定时器
10位模/数转换器
- 8通道输入
- 10us (100khz)转换时间
串行通讯接口
- 通用异步串行通讯接口(uart)
- 标准同步串行口(spi)
总计64个通用输入输出管脚
电源管理
- 2种低功耗模式：wait/standby
- 每个外设都可以独立的供电
两个比较匹配定时器
5个16位通用定时器
2个用于脉宽调制，2个用于速度捕获，1个用于速度反馈环。
mcp定时器3支持 tio3a～tio3f, mcp定时器4支持 tio4a～tio4f
脉宽调制定时器支持递增/递减计数
pdc定时器0/1均支持3通道的tio0a～tio0c输入捕获
tpm定时器2支持捕获/脉宽调制
12个16位脉宽调制输出
2通道的电机驱动脉宽调制输出(互补的3相6路脉宽调制输出)
tio3a～tio3f利用 mcp 定时器3工作, tio4a～tio4f利用mcp定时器4工作
中心(center)或边沿(edge)脉宽调制输出
通过外部错误保护管脚进行脉宽调制输出保护
可编程的死区控制(dead time control)
脉宽调制服务和错误中断发生
具备驱动交流感应电机和直流无刷电机的能力
内嵌在线仿真功能

3系统总体方案介绍

本ac变频空调系统分室内机系统和室外机系统两部分，其中室内机系统主要是系统一些逻辑状态信息的处理，而室外机系统主要是压缩机的变频驱动部分。在本系统方案中室内机选用的是spce061a实现的，spmc75f2413a主要是应用在变频驱动部分。因此室内机系统在此不再详述。室外机的电路结构框图如图 3.1。

这个系统的基本工作流程：

室外机的主控mcu（spmc75f2413a）随时接收来自室内机的控制和状态信息，从而去控制室外的风机、四通阀和压缩机，完成相应的控制功能。同时还会将室外机的一些状态和室外的一些温度信息传回室内机。以供室内机做控制之用。

4系统硬件设计

系统电路原理图如图 4.1。其中ps21865a三相功率全桥电路模块，用来实现pwm信号的功率合成，从而驱动压缩机。uln2003a是集电极开路输出的功率反向器，主要用来驱动系统中的继电器，从而控