受益于人民生活水平提升帶來的對生活、居住環境舒適度要求的提升,我國的中央空調市場保持著較為穩定的增長。要實現中央空調的各種功能,就需要具有高精度檢測能力的溫濕度、壓力、電流傳感器。
作為高性能、高可靠性模擬及混合信號芯片公司,納芯微為中央空調的應用提供豐富的傳感器和模擬IC解決方案。
中央空調的發展趨勢和新的要求
據統計,在2023上半年我國中央空調銷量中,多聯機系統占有率約為51%,繼續位居市場第一。多聯機系統之所以受到市場青睞,主要是其安裝成本較低,使用比較靈活,能效也非常高。為此,一些精裝修住宅也開始標配這種空調。
商用中央空調采用一拖多架構,由一個室外機帶動多個室內機,每個室內機都有對應的線控器,通過反饋的溫度、濕度等信息,可以自動調節出風口、風量以及制冷、制熱功率等,以保持舒適的室內溫度。
多聯機技術的發展趨勢主要體現在兩個方向,一是節能降噪,室外機甚至室內機都有變頻能力,通過提高頻率來降低噪聲,同時實現低待機功耗。二是提高舒適度,綠色環保,比如滿足風量、溫濕度控制的特定要求;同時減少冷煤泄露對自然環境的破壞,保證空調的使用效果。
納芯微的傳感器產品恰恰可以滿足上述趨勢要求。這些產品包括符合舒適度和綠色環保要求的溫濕度傳感器、壓力傳感器,確保室外機正常運行的磁電流傳感器等,另外還有各種模擬IC產品。
納芯微為中央空調應用提供全面的傳感器解決方案
溫濕度傳感器用來檢測環境溫濕度,以控制出風口風量,平衡環境濕度,從而提高舒適度。
NSHT30是一款尺寸非常小、精度非常高的溫濕度傳感器,采用2.5mm×2.5mm小型封裝(LGA、DFN可選)。MCU通過傳感器的I2C接口讀取溫濕度數據,溫濕度測量為-40℃~125℃;濕度范圍為0~100%,基本上可以覆蓋所有的溫度和濕度范圍。
NSHT30的優勢首先是響應時間,采集溫度時間僅為2s,濕度為6s。其精度也高于其他市場同類產品,出廠前的芯片校準可以保證很高的精度要求;在0~50℃條件下,NSHT30的誤差可以控制在±0.3℃(典型值);在50%相對濕度條件下,可以將誤差控制在±3%,滿足空調的精度要求。
壓力傳感器通常置于室外機或冷媒傳輸管上,用來檢測冷煤泄露和冷媒壓力,在保證空調使用效果的同時實現環保功能。
NSPAS3是一款集成式絕對壓力傳感器,用于空調的冷媒泄漏壓力檢測。其工作溫度為-40℃~130℃,內部集成了溫度補償電路,可以在0~85℃范圍內實現±1%的控制精度,-40℃至全溫度范圍控制精度為±1.5%。
NSPAS3兼容10kPa~400kPa壓力測試范圍,可以檢測冷媒泄漏壓力。該產品待機功耗低于3mA,響應時間在0.8ms以內。此外,該芯片封裝涂有防腐蝕果凍膠,可以防止一些腐蝕性氣體損壞芯片封裝。
NSC2860x是一個電容型壓力變送器信號處理專用芯片(ASIC)方案。它可以檢測空調壓縮機中的冷媒壓力(3~5MPa)。該芯片集成了各種PGA、ADC、MCU和各種接口等數字元件,集成度非常高,可將監測到的壓力轉換成數字信號由MCU進行處理。NSC2860x還集成了4~20mA回路電源,可以實現較遠距離的傳輸,以滿足冷媒系統中壓力傳感器和MCU主控板通信距離的需求。
磁電流傳感器一般放在室外機中,主要用來監測室外機的電流,比如PFC電流或空調壓縮機電機的相電流等,通過采集系統電流信號實現跟蹤反饋,以確保系統正常運行。
NSM2019是一款集成式霍爾電流傳感器,主要用來檢測空調的電機電流或PFC電流,MCU通過VOUT引腳讀取電流值。其內部集成了基準電壓和OC(過流保護),省掉了一些比較器或運放等外圍器件。該產品的量程覆蓋20A~200A,可以滿足商用空調幾千瓦到一百千瓦的功率需求。
NSM2019的精度可達±2%,而且能夠保證全溫度范圍精度。其隔離耐壓高達5000V,爬電距離達到8.2毫米,另可承受20kA浪涌電流。其輸入帶寬高達320K,能夠滿足電流檢測的帶寬要求。由于內阻比較小,芯片的發熱量也比較小。
應用于中央空調里的其他模擬IC解決方案
除了傳感器之外,納芯微還有很多模擬IC產品解決方案。其中,室外機是模擬IC用量最大的部分。室外機的拓撲決定了220V市電需要經過PFC整流到約400VDC,然后為兩個電機的母線電壓供電。電機通過IGBT或IPM直接驅動,驅動IGBT的MCU一般放在低壓端,因此需要使用隔離驅動使電機轉動,所以需要很多隔離驅動產品,同時還要監測電流電壓,PLC也需要采集電壓和電流,所以還要用到運放產品。
室外機和室內機的通信需要通過485或CAN總線,由于兩者一般都不共地,所以還需要一些隔離接口。納芯微提供從高壓轉成低壓為MCU供電的數字隔離器產品。其供電通常采用反激式電源將高壓轉為低壓,再由DC-DC轉成5V,然后通過LDO轉成 3.3V,為其他芯片供電。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:傳感器:讓中央空調更節能環保,精確測量溫濕度、壓力和電流
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