電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）能源的不足，環(huán)境的急劇變化使得節(jié)能環(huán)保讓大家越來越關(guān)注。節(jié)能環(huán)保在越來越多行業(yè)中被列為硬性指標(biāo)。在暖通空調(diào)行業(yè)中，節(jié)能環(huán)保也成為了行業(yè)的趨勢。HVAC系統(tǒng)中，有著大量的電機(jī)控制子系統(tǒng)， 用于驅(qū)動風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)以及各種環(huán)境傳感器。

現(xiàn)在的HVAC系統(tǒng)既要做到節(jié)約能源并維護(hù)成本，還要能提供精確的溫度控制和靜音運(yùn)行。在HVAC系統(tǒng)中這些大量的控制電機(jī)，包括帶有電位器的有刷直流電機(jī)用于感測風(fēng)門的位置，使用反電動勢測量位置或通過計(jì)算步數(shù)測量位置的BLDC電機(jī)等等。在節(jié)能高效的要求出來之前，很多HVAC系統(tǒng)中都使用了AC感應(yīng)電機(jī)，隨著節(jié)能和高效的要求日益嚴(yán)格，具有更高能效的BLDC電機(jī)成為HVAC應(yīng)用的首選。

這些HVAC的電機(jī)控制要求較高，同時(shí)需要考慮到節(jié)能環(huán)保，效率等方面的問題，因此，電機(jī)MCU大廠在HVAC系統(tǒng)上都有一套自己的解決方案。

TI HVAC電機(jī)控制

TI的HVAC電機(jī)解決方案側(cè)重點(diǎn)在提高效率和預(yù)測性維護(hù)上。一是通過變流器實(shí)現(xiàn)精確的電流和電壓測量；二是無線電機(jī)診斷由電池供電；三是電源樹的高能效設(shè)計(jì)。這樣的電機(jī)方案可以說對HVAC電機(jī)實(shí)現(xiàn)了智能監(jiān)控，既滿足節(jié)能要求又實(shí)現(xiàn)高效控制。

在方案中MCU和處理器的選型上，TI給出了很多選擇。C2000系列里的TMS320F280021是其中較有特色的一個(gè)。雖然TMS320F280021在HVAC的應(yīng)用中不是C2000系列里各項(xiàng)性能最高的，但是從整體來看它是極其具有性價(jià)比的一個(gè)選擇，對于成本敏感的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，比其他C2000系列更友好。

C2000系列的可擴(kuò)展、超低延遲不需要過多介紹，在電機(jī)控制里這個(gè)系列是硬通貨，只不過很難界定這個(gè)系列到底屬于MCU還是DSP。在TMS320F280021上集成了高性能模擬模塊，并與處理單元和PWM單元緊密耦合，因而可以提供更好的實(shí)時(shí)信號鏈性能。在14個(gè)ePWM通道中有著8個(gè)具有高分辨率功能的通道。這些通道均支持死區(qū)設(shè)置。

TMS320F280021的32位DSP內(nèi)核可從片上閃存或 SRAM 運(yùn)行的浮點(diǎn)或定點(diǎn)代碼提供100MHz的信號處理性能。同時(shí)TMU（三角函數(shù)數(shù)學(xué)單元）與VCRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）的集成進(jìn)一步增強(qiáng)了實(shí)時(shí)控制性能。

在片上存儲上，TMS320F280021擁有受ECC保護(hù)的128KB閃存和24KB的RAM。在其高性能模擬模塊上，有著兩個(gè)3.45MSPS的12位ADC，每個(gè)ADC都具有四個(gè)集成后處理模塊和16個(gè)外部通道。

而各種業(yè)界通用的各類通信端口（如 SPI、SCI、I2C、PMBus、LIN 和 CAN），在TMS320F280021上均支持連接，還能提供多個(gè)引腳復(fù)用選項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)出色的信號布局?？焖俅?a target="_blank">接口在出色的信號布局上可跨過隔離邊界實(shí)現(xiàn)高達(dá)200Mbps的穩(wěn)健通信。

TMS320F280021全面且穩(wěn)健的功能在HVAC電機(jī)系統(tǒng)上對于成本敏感的應(yīng)用是性價(jià)比很高的選擇，而基于其他型號MCU的方案設(shè)計(jì)則在TMS320F280021上增強(qiáng)了某一處功能或是整體性能的加強(qiáng)。無論哪方面，Ti的HVAC電機(jī)方案都有覆蓋到。

ST HVAC電機(jī)控制

無論在什么電機(jī)應(yīng)用場合，STM32一定不會缺席。而STM32和C2000一樣，整個(gè)系列在電機(jī)控制領(lǐng)域都是主流硬通貨。相比C2000 MCU和DSP屬性的難以界定，STM32是純粹的MCU。

F0系列作為ST主流ARM Cortex-M0基本型MCU，在HVAC電機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用得十分廣泛，其中又以STM32F071CB最為合適。

STM32F071CB的主頻最高48MHz，配備高達(dá)128 KB的閃存和16 KB的SRAM，再加上全面的增強(qiáng)型外圍設(shè)備，可以勝任HVAC電機(jī)系統(tǒng)中的任意控制環(huán)節(jié)。說它的外設(shè)全面是因?yàn)閮H在通信接口，它就配置了兩個(gè)I2C、兩個(gè)SPI/一個(gè)I2S、一個(gè)HDMI CEC和四個(gè)USART。這還僅僅是通信接口，模擬模塊則集成了一個(gè)12位ADC、一個(gè)帶兩個(gè)通道的12位DAC、七個(gè)16位定時(shí)器、一個(gè)32位定時(shí)器和一個(gè)高級控制PWM。

可以很明顯看到，該芯片與上述的C2000系列有著很多相似的地方，不論是PWM控制，閃存與SRAM，還是模擬模塊功能。F0系列唯一不具備的就是C2000系列DSP內(nèi)核帶來的更強(qiáng)的運(yùn)算能力。

論運(yùn)算能力這不是F0系列MCU的長項(xiàng)，因此ST在HVAC方案上，通過更多選擇的IGBT、功率MOSFET、智能功率模塊（IPM）以及集成驅(qū)動構(gòu)建了高效電機(jī)控制之外，增強(qiáng)了系統(tǒng)在MEMS環(huán)境傳感器和無線連接上的能力，將HVAC應(yīng)用環(huán)境中的物聯(lián)程度做了拔高。

而且STM32F071CB提供的從48到100引腳的多種封裝里包括了薄型WLCSP和BGA變型，在MCU封裝選型上又多了一些選擇，此外單獨(dú)的CAN 2.0 a/b接口為HVAC應(yīng)用提供了更多的通信能力。

寫在最后

作為電機(jī)控制的兩大主流芯片，STM32與C2000的對決可以說哪里有電機(jī)哪里就能看到。HVAC電機(jī)系統(tǒng)里，兩個(gè)高手過招也是最大程度上發(fā)揮了自身產(chǎn)品的優(yōu)勢，一個(gè)在運(yùn)算上占據(jù)上風(fēng)另一個(gè)就從模塊集成上找回來。高效能、低成本和節(jié)能環(huán)保這些要求，二者在HVAC電機(jī)系統(tǒng)的對決中都做到了比以前更好，也將繼續(xù)圍繞這三點(diǎn)去突破。

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