技術(shù)分享 | 納芯微模擬IC解決方案，助力多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)節(jié)能降噪！

據(jù)行業(yè)報告顯示，2023年全年中國中央空調(diào)的市場實現(xiàn)了4.6%的增長，繼2022年市場下滑后重新迎來了一波增長。其中工程項目占總市場的70%，市場占有率有小幅增長，增長率為5.7%；而家裝零售市場占比僅為30%，增長率也僅有2.1%，增長相對比較緩慢。

2023年中國中央空調(diào)市場占比前三的產(chǎn)品類別分別為：多聯(lián)機(jī)組，單元機(jī)組和離心機(jī)組。其中多聯(lián)機(jī)的使用占比最高，高達(dá)48.7%，位居第一；其次為單元機(jī)組，占比為18.8%。

（數(shù)據(jù)來源：艾肯網(wǎng)）

多聯(lián)機(jī)組中央空調(diào)得到高速增長主要原因是其安裝成本便宜、使用靈活、能效高，因此得到了市場的廣泛歡迎，尤其是新興行業(yè)的火熱助推了工程項目市場的增長，成為其快速增長的主要推動力。

多聯(lián)機(jī)組中央空調(diào)采用“一拖多”的架構(gòu)，即由一個室外機(jī)帶動多個室內(nèi)機(jī)，室內(nèi)機(jī)可以單獨安裝在不同房間里，每個室內(nèi)機(jī)都會對應(yīng)一個線控器，通過反饋的溫度、濕度等信息，可以自動調(diào)節(jié)出風(fēng)口、風(fēng)量以及制冷、制熱功率等，以保持舒適的室內(nèi)溫度。多聯(lián)機(jī)的技術(shù)趨勢主要為兩個方向，一是節(jié)能降噪，即需要室外機(jī)甚至室內(nèi)機(jī)都有變頻能力；二個是高舒適度和節(jié)能環(huán)保，即對空調(diào)的風(fēng)量和溫濕度進(jìn)行更加精準(zhǔn)的控制，同時減少空調(diào)制冷介質(zhì)冷媒的泄露。

納芯微具有豐富的傳感器產(chǎn)品組合，能夠滿足人們提高舒適度的要求，并符合綠色環(huán)保的趨勢。

（點擊查看納芯微應(yīng)用于中央空調(diào)的傳感器解決方案：https://mp.weixin.qq.com/s/pgMr_jjuHMrG71lxd5N9_w?)

此外，納芯微還能夠提供豐富的模擬IC解決方案。如下圖所示，為多聯(lián)機(jī)組的室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)系統(tǒng)框圖，上半部分為室外機(jī)，下半部分為室內(nèi)機(jī)。室外機(jī)中用到大量的模擬IC，根據(jù)其電路拓?fù)?/a>所示，市電交流電輸入經(jīng)過PFC整理轉(zhuǎn)換為高壓直流電，然后供電給兩個電機(jī)的母線。電機(jī)的驅(qū)動采用IGBT或IPM直接控制。由于MCU通常位于低壓端，而IGBT位于高壓端，因此需要隔離驅(qū)動器來控制這些功率管；同時，室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)之間需要通過RS485或CAN總線進(jìn)行通信；由于這兩套系統(tǒng)通常不共地，因此需要隔離接口。

一、納芯微隔離類產(chǎn)品

納芯微隔離技術(shù)

目前，市場上的主流隔離技術(shù)有三種：光耦隔離、磁耦隔離和容耦隔離。?比起光耦隔離技術(shù)，容隔隔離技術(shù)采用耐壓500V/μm的二氧化硅作隔離介質(zhì)，耐壓高且使用壽命長，可靠性和絕緣度很高，同時相較與磁耦隔離成本更低。納芯微的隔離產(chǎn)品均基于容耦隔離技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，產(chǎn)品包括數(shù)字隔離器、隔離驅(qū)動、隔離接口、隔離運放等產(chǎn)品。

此外，納芯微的產(chǎn)品采用雙邊高壓電容隔離技術(shù)，由兩部分組成，左右各有一個Die，兩者之間都有隔離電容，是一種雙電容隔離方式，也叫增強(qiáng)型隔離。即使有一個電容損壞，還有另外一個電容，可以滿足產(chǎn)品耐高壓、長壽命、寬溫度范圍的需求。納芯微的產(chǎn)品均通過了UL、VDE、CQC等各種認(rèn)證。與此同時，納芯微的容隔產(chǎn)品采用自有專利的Adaptive?OOK^???方式進(jìn)行編碼傳輸，高電平時發(fā)出一個高頻正弦波，低電平時不發(fā)，然后進(jìn)行解調(diào)，差分傳輸可以將一些共模干擾濾掉，以提高CMTI（共模瞬態(tài)抗擾度），同時具有更低電磁輻射和更低誤碼率的優(yōu)點，芯片魯棒性也更高。

多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)框圖

1）隔離驅(qū)動

·?帶米勒鉗位的隔離單管驅(qū)動NSI6601M

隨著母線電壓或開關(guān)頻率提高，在開關(guān)過程中會導(dǎo)致很高的dv/dt；同時為了實現(xiàn)小型化，受限的布局也會產(chǎn)生寄生阻抗，給驅(qū)動環(huán)路帶來一些自身電感，dv/dt的充放電可能會出現(xiàn)回路震蕩。因此為了防止震蕩并滿足高頻化要求，需要采用帶米勒鉗位的隔離驅(qū)動。

其工作原理為：伴隨上下管打開產(chǎn)生的dv/dt，米勒電容會產(chǎn)生一個電流，如果驅(qū)動回路阻抗較大，因為米勒電容產(chǎn)生的電流會導(dǎo)致較大Gate電壓，導(dǎo)致原本關(guān)閉的管子會誤打開，使上下管短路，甚至損壞管子；帶米勒鉗位的隔離驅(qū)動可以提供非常低阻抗的回路路徑，將米勒電流釋放到地，使門級值鉗位到很低的電壓，防止管子打開。

因此，很多空調(diào)或電源應(yīng)用都選擇帶米勒鉗位的隔離驅(qū)動，可以滿足高頻化要求，提供更穩(wěn)定的電流輸出，同時防止管子打開。綜上，帶米勒鉗位的隔離驅(qū)動在防止震蕩、滿足高頻化要求、提供低阻抗回路路徑以及防止管子打開等方面具有重要作用。

納芯微隔離單管驅(qū)動NSI6601M已大量應(yīng)用于空調(diào)壓縮機(jī)，主要用來驅(qū)動IGBT。該產(chǎn)品驅(qū)動電流為5A，集成米勒鉗位功能，CMTI高達(dá)150kV/μs。該產(chǎn)品有兩種封裝可選，一種是窄體SOIC-8，另一種是寬體SOIC-8。

·?帶保護(hù)功能的隔離單管驅(qū)動NSI68515

空調(diào)的壓縮機(jī)可能會出現(xiàn)IGBT短路，一種情況是上下管短路，會直接燒掉IGBT；另一種情況是電機(jī)對地短路，比如上管打開對地短路后，會有很大的電流流過IGBT直到電機(jī)的地，致使管子損壞，甚至損壞電機(jī)。因而帶保護(hù)功能的隔離驅(qū)動產(chǎn)品能夠有效功率管，保護(hù)系統(tǒng)。

納芯微隔離單管驅(qū)動NSI68515帶DESAT保護(hù)功能，可檢測DESAT腳的隔離耐壓。當(dāng)發(fā)生過流時，電壓會出現(xiàn)一些變化，通過DESAT引腳檢測過流情況，而后進(jìn)行軟關(guān)斷，即在過流之后慢慢關(guān)斷釋放電流，減少電壓過充，防止IGBT損壞，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

NSI68515采用電流型輸入，集成了米勒鉗位、DESAT保護(hù)以及軟關(guān)斷等功能。CMTI高達(dá)150kV/μs，隔離工作耐壓高達(dá)2121V DC，驅(qū)動電流高達(dá)5A，米勒鉗位電流為4A，支持軌到軌輸出，結(jié)溫為150℃，能夠很好滿足空調(diào)壓縮機(jī)的應(yīng)用場景，目前該款產(chǎn)品已在主流中央空調(diào)中有大量使用。

2）數(shù)字隔離器

· 第二代數(shù)字隔離器NSI82xx系列

第二代數(shù)字隔離器NSI82xx系列包含一通道、兩通道、三通道、四通道和六通道的產(chǎn)品，封裝類型很多，廣泛支持各種系統(tǒng)設(shè)計和PCB布局?？疾鞌?shù)字隔離器性能的一個主要指標(biāo)是CMTI，納芯微NSI82xx系列數(shù)字隔離器的CMTI比業(yè)內(nèi)一些產(chǎn)品的裕量高1.5至2倍。在ESD方面，單面和雙面都比競品同類型產(chǎn)品裕量更高，單面ESD可達(dá)8000V，雙面可達(dá)15kV。

3）隔離接口

· 三合一隔離接口NSIP8308x系列

NSIP8308x系列是集成度非常高的三合一隔離接口，將數(shù)字隔離器、RS485接口以及電源集成在一起。集成隔離電源可以減少電源軌，僅用一路電源即可為芯片隔離供電。RS485接口產(chǎn)品的速率非常高，可達(dá)16MHz；CMTI可達(dá)±150kV/μs。NSIP8308x系列多款產(chǎn)品支持全雙工和半雙工。

二、納芯微其他模擬IC

除了傳感器和隔離類產(chǎn)品，納芯微的非隔離驅(qū)動也在中央空調(diào)有著廣泛的應(yīng)用。其非隔離5A雙通道低邊驅(qū)動產(chǎn)品NSD1026V適用于空調(diào)PFC的IGBT驅(qū)動。其輸入端可以耐受高達(dá)-10V的負(fù)壓，同時具有5A反向電流功能，無需進(jìn)行輸出保護(hù)。由于需要驅(qū)動PFC低邊的IGBT，因而在控制器、MCU和驅(qū)動器布局都可能產(chǎn)生一些寄生電感，并產(chǎn)生負(fù)壓，在輸入端兩個地之間形成一個壓差，使輸入側(cè)出現(xiàn)負(fù)壓，輸入側(cè)產(chǎn)生-10V的負(fù)壓可以保證芯片的穩(wěn)定運行。

另外，由于驅(qū)動器內(nèi)部打線以及PCB走線會造成寄生電感，驅(qū)動器會因輸出過沖震蕩而損壞，如果能承受5A峰值反灌電流，就為過充能量提供了釋放路徑，可以在一些布局要求比較高的產(chǎn)品中使用。