空调外机电机磁芯和铜线圈体积减少约 50%，这颗芯片做到了 - 科技区角空调外机电机磁芯和铜线圈体积减少约 50%，这颗芯片做到了

电子发烧友网报道（文 / 吴子鹏）今年 1 月份，全球功率系统和物联网领域的半导体领导者英飞凌，推出基于 Arm® Cortex®-M33 的最新高性能微控制器（MCU）系列 PSOC™ Control。其中，PSOC™ Control C3 分为入门级和主流级产品，提供了兼具扩展性与兼容性的多种性能、功能和存储选项。电机控制专用 MCU（C3M）和功率转换专用 MCU（C3P）可满足重点应用的需求，例如家用电器、工业驱动器、机器人、轻型电动车（LEV）、太阳能和 HVAC 系统。

随后在 6 月份，英飞凌又基于最新推出的 PSOC™ Control 系列 MCU，推出了单芯片控制实现室外压缩机和风机的双变频控制，以及功率因素校正（PFC）控制的方案。我们今天来具体看一下这款方案。

PSOC™ Control C3 提供核心性能支撑

据介绍，英飞凌 PSOC™ Control C3 系列 MCU 搭载 Arm® Cortex®-M33，最高频率 180 MHz，并且配备数字信号处理器（DSP）、浮点单元（FPU）和坐标旋转数字计算机（CORDIC，一种用于加速控制回路计算的数学函数硬件加速器）。

对于电机控制而言，PSOC™ Control C3 系列提供的这些计算单元非常有价值。DSP 和 FPU 不必多说，就以 CORDIC 来看，作为一种高效的硬件加速算法，凭借其无需乘法器即可快速计算三角函数、平方根、反正切等复杂数学运算的特性，在提升控制性能、优化实时性方面发挥着关键作用，尤其适配电机矢量控制（FOC）等高精度场景。

同时，PSOC™ Control C3 系列 MCU 也具有非常高的集成度，配备了丰富的外设、片上存储器，以及各种接口（I2C、SPI、UART）和脉宽调制（PWM）架构。高集成度能够直接降低 BOM 成本，减少外部芯片采购成本，尤其在批量生产（如家电、工业驱动器）中优势显著。对于工程师而言，高集成度可缩小 PCB 面积，集成外设能减少布线复杂度，适合空间受限场景，同时降低电磁干扰（EMI）风险，短距离布线还能减少信号衰减和噪声耦合。

PSOC™ Control C3 系列 MCU 还有一个出色的特性是安全性，例如具备 Class B 和 SIL 2 安全库，以及 PSA Certified™ 2 级安全认证 / EPC2 标准安全认证（EPC2）。通过加密加速器、TrustZone 和安全密钥存储，可实现 IP 保护和设备固件更新。电机作为动力执行核心，其控制 MCU 的安全性是 “功能实现” 的前提，更是 “风险防控” 的底线。高安全性 MCU 通过故障防护、合规适配、防篡改、可靠性提升四大维度，既能满足工业、家电、汽车等领域的严苛安全标准，又能保障系统在复杂环境下的稳定运行，最终降低安全事故风险与全生命周期成本。

单芯片实现 “高频 PFC + 压缩机 + 风机” 控制

基于 PSOC™ Control C3 系列 MCU 出色的性能，英飞凌打造了一个空调外机高频 PFC + 双电机变频控制解决方案。该方案选用的 MCU 型号为 PSC3M5FDS2ACQ1，二极管为 IDW30E65D1/IDW10G65C5，IGBT 为 IKW30N65WR5/IKWH30N67PR7，栅极驱动器为 1ED44175N01B，IPM 为 IM241-M6T2B、IKCM15L60GD，辅助电源为 ICE5AR4770BZS。

在压缩机方面，这款方案实现 6kHz 载波频率，单电阻电流采样；无感 FOC 算法，执行时间 < 11us（含 ADC 时间、转矩补偿及 SVPWM 过调制）；5 段式 / 7 段式 SVPWM；高性能转矩补偿和死区时间补偿等优秀特性。

在风机驱动方面，该方案实现载波频率 15kHz 至 20kHz，单电阻电流采样；无感 FOC 算法，执行时间 < 10μs；支持多级逆风启动算法，逆风、顺风及静态直接闭环启动，转矩、功率、速度三种运行模式控制等。

在高频 PFC 方面，该方案实现单相升压 PFC，双闭环控制，CCM 模式；PFC 算法执行时间 <3.2μs（含电流采样、电压环及电流环运算）；80kHz PWM 载波频率，PFC 算法与 PWM 频率同步，PF cosΦ>99.8%，交流电压范围 150V~265V；完善的功率 / 电流 / 电压保护机制等。

因此，通过 PSOC™ Control C3 系列 MCU 单芯片集成，可降低硬件成本，高频 PFC 减少被动元件体积，方案经量产验证，兼顾低成本、低噪声与高性能，契合变频空调发展趋势，且具备快速落地能力。

根据英飞凌方面给出的数据，该方案的 80kHz PFC 电感器的电流波形远优于相同电感器在 40kHz 时的表现（电流纹波更小），在该功率等级下，磁芯和铜线圈的体积可减少约 50%；整个方案在实现 80KHz PFC 控制 + 15kHz 风扇电机控制 + 6kHz 压缩机控制的情况下，总 CPU load 率低于 50%。

结语

英飞凌基于 PSOC™ Control C3 系列 MCU 打造的空调外机高频 PFC + 双电机变频控制方案，凭借单芯片集成带来的高性能、高集成度与高安全性，实现了从高频 PFC 到压缩机、风机双电机控制的高效协同。其 6kHz 压缩机载波频率、15-20kHz 风机驱动频率及 80kHz 高频 PFC 的组合，不仅将磁芯和铜线圈体积缩减约 50%，更以低于 50% 的 CPU 负载率展现了强大的运算潜力，同时通过高集成度降低 BOM 成本、缩小 PCB 面积，以安全合规性筑牢系统稳定底线。这一方案既契合家电、工业领域对高效、紧凑、低成本控制的需求，也为变频设备的技术升级提供了可量产的创新路径，推动空调等动力控制场景向更高效、更精简、更可靠的方向迈进。

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