IR的IPM有着业界非常优异的性能，死区时间可以低至0.5us。图6是采用IRAMX16UP60B的电路原理图。这款IPM内部包含过流、过温以及欠压保护电路，可以保证压缩机的可靠稳定的运行，功率完全可以满足1P的压缩机要求。

图6  采用IRAMX16UP60B的功率模块驱动电路

4.2、布局布线的考虑

虽然说IRMCF341的外围电路不多，但是合理的布局布线也非常重要，可以说是实现高性能电机驱动的关键因素之一。根据经验，对布局有以下几点要求：

1）布局时使IRAMX模块尽可能靠近341，减小电流取样部分的的距离。

2）尽可能减小功率模块到母线电容的距离，同时添加高频退藕电容（630V，474涤纶电容）。

对布线的要求：

1）尽量减小电流取样回路的面积，送往341的电流信号检测线应直接从模块的管脚引出，并避免与别的电路共用。电流信号检测线（IFB和PGND）应并排走线，同时推荐单点接地。

2）341腹部的PCB靠近341的那层为地，为模拟与数字地的单点接地，令一层用作1.8V的铺铜。

3）IRAMX模块的12脚（V-）和23脚（Vss）在模块内部的连接阻抗较大，建议用较宽的线再次连接以减小功率地到信号地的阻抗。当341和功率模块靠的较近时，可以同时从341的这两个管脚引出地线送往电流取样电路。通过调试来确定哪一条路噪声较小，一般来说12脚为地时电流重构噪声小一些。如图7所示：

图7  电流采样电路部分原理图

4.3、开发过程

首次开发，建议选用贝能公司提供的IRMCS3041开发平台，该平台包含演示板、400W的PMSM和配套的软件及参考代码，这样可以使工程师更快的熟悉和掌握IRMCF341的特点及应用，以加快产品的开发。

熟悉了IRMCF341以后，可以用它来搭建自己的硬件平台了。有了自己的硬件平台，就可以使用MCE Designer软件进行PC对压缩机的性能调试了。此时，可以选用贝能公司提供的隔离盒（型号为EV-ISOLATOR）进行安全隔离。这个电机调试的工作量将会占据整个压缩机控制系统工作量的一半左右，可见非常之关键。开发过程可能涉及的软件如图8所示。

MCE Designer是在购买IRMCS3041平台后赠送的，等MCE Designer安装好后，其安装目录下会自动生成专用的EXCEL电机参数配置表。

图8  使用IRMCF341开发可能需要用到的软件

首先需要用Excel对电机参数进行配置，包括电机本身的参数和系统应用参数，其中要注意的是最低转速要设为额定转速的5%以上，这是由这套算法所限制的，同时参数的准确性直接决定了最终控制性能的好坏。所以最好和压缩机提供商做好这方面的沟通，以获得尽可能准确的参数，同时进行必要的验证。

MCE Designer调用Excel产生的参数文件，可以对电机进行各种诊断、调速、改变速度环和电流环响应以及波形观测等功能，总之，非常的实用和直观。

使用MCE Designer的示波器工具观测到的典型的两相电流波形如图9所示。

图9  用软件检测到的两相电流波形

调试的结果如果达到要求的话，就可以将电机本身的参数固化。

如果对于IRMCF341默认的速度环不太满意，或者要实现特殊的运行性能，就可以使用Matlab的Simulink来改变速度环的结构，一般来说不需要更改。

使用IR提供的8051源代码，将其中的MotorCtrl.h文件中的电机参数改成和Excel中的参数一致。开发者不用在电机控制的算法中冥思苦想，用IRMCF341系统，只需要开发通讯程序和其他的附加功能即可，软件设计得到了大大的简化。

4.4、软件

软件的开发对于IRMCF341平台来说，是一件驾轻就熟的工作。其控制程序流程图如图10所示。用IR公司提供的源代码已经可以通过串口来调试电机，包括电机的启停、加减速和正反转。这个过程需要使用Keil uVision2环境来编写和调试代码，同时配合FS2（或者支持Mentor M8051EW核的仿真工具）来完成开发。当然对于经验丰富的工程师，依靠参考代码和EEPROM烧写工具也可以完成开发过程。

至此，直流变频空调的压缩机控制部分就算完成了，再导入空调电气设计的其他部分，整个直流变频空调电气设计就大功告成。采用IRMCF341设计的国内某品牌直流变频空调已经系列化量产，其挂机的能效比达到了6.2。

图10  空调压缩机控制的程序流程图

5、总结

本文简单的介绍了变频家电的相关背景和变频技术的热点。详细的讲述了IRMCF3XX系列芯片的特点，同时还针对选用IRMCF341来开发直流变频空调压缩机控制器的实现过程作了详尽的描述，包括硬件和软件的设计、开发的流程以及布局布线的考虑等。通过介绍不难发现，使用IRMCF3XX系列芯片设计变频家电，既有硬件的快速性，又有软件的灵活，非常容易上手，同时可以获得的性能一流，可靠性好的产品，不愧为变频家电设计工程师的利器。

最后感谢IR工程师提供的第一手资料和技术援助，以完成本文。

参考文献：

[1] IR, IRMCF34x-371 Users Guide, November 30, 2006 
[2] IR, IRMCF341datasheet 
[3] IR , IRMCS3041datasheet

[4] Microchip, AN1078-Sensorless Field Oriented Control of PMSM Motors

[5] IRMCF341在变频家电上的应用

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