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纳芯微为中央空调应用提供全面的传感器解决方案

纳芯微电子 来源:纳芯微电子 2023-12-29 16:14 次阅读

受益于人民生活水平提升带来的对生活、居住环境舒适度要求的提升,我国的中央空调市场保持着较为稳定的增长。要实现中央空调的各种功能,就需要具有高精度检测能力的温湿度、压力、电流传感器

作为高性能、高可靠性模拟及混合信号芯片公司,纳芯微为中央空调的应用提供丰富的传感器和模拟IC解决方案。

中央空调的发展趋势和新的要求

据统计,在2023上半年我国中央空调销量中,多联机系统占有率约为51%,继续位居市场第一。多联机系统之所以受到市场青睐,主要是其安装成本较低,使用比较灵活,能效也非常高。为此,一些精装修住宅也开始标配这种空调。

商用中央空调采用一拖多架构,由一个室外机带动多个室内机,每个室内机都有对应的线控器,通过反馈的温度、湿度等信息,可以自动调节出风口、风量以及制冷、制热功率等,以保持舒适的室内温度。

多联机技术的发展趋势主要体现在两个方向,一是节能降噪,室外机甚至室内机都有变频能力,通过提高频率来降低噪声,同时实现低待机功耗。二是提高舒适度,绿色环保,比如满足风量、温湿度控制的特定要求;同时减少冷煤泄露对自然环境的破坏,保证空调的使用效果。

纳芯微的传感器产品恰恰可以满足上述趋势要求。这些产品包括符合舒适度和绿色环保要求的温湿度传感器压力传感器,确保室外机正常运行的磁电流传感器等,另外还有各种模拟IC产品。

纳芯微为中央空调应用提供全面的传感器解决方案

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温湿度传感器用来检测环境温湿度,以控制出风口风量,平衡环境湿度,从而提高舒适度。

NSHT30是一款尺寸非常小、精度非常高的温湿度传感器,采用2.5mm×2.5mm小型封装(LGA、DFN可选)。MCU通过传感器的I²C接口读取温湿度数据,温湿度测量为-40℃~125℃;湿度范围为0~100%,基本上可以覆盖所有的温度和湿度范围。

NSHT30的优势首先是响应时间,采集温度时间仅为2s,湿度为6s。其精度也高于其他市场同类产品,出厂前的芯片校准可以保证很高的精度要求;在0~50℃条件下,NSHT30的误差可以控制在±0.3℃(典型值);在50%相对湿度条件下,可以将误差控制在±3%,满足空调的精度要求。

压力传感器通常置于室外机或冷媒传输管上,用来检测冷煤泄露和冷媒压力,在保证空调使用效果的同时实现环保功能。

NSPAS3是一款集成式绝对压力传感器,用于空调的冷媒泄漏压力检测。其工作温度为-40℃~130℃,内部集成了温度补偿电路,可以在0~85℃范围内实现±1%的控制精度,-40℃至全温度范围控制精度为±1.5%。

NSPAS3兼容10kPa~400kPa压力测试范围,可以检测冷媒泄漏压力。该产品待机功耗低于3mA,响应时间在0.8ms以内。此外,该芯片封装涂有防腐蚀果冻胶,可以防止一些腐蚀性气体损坏芯片封装。

NSC2860x是一个电容型压力变送器信号处理专用芯片(ASIC)方案。它可以检测空调压缩机中的冷媒压力(3~5MPa)。该芯片集成了各种PGA、ADC、MCU和各种接口等数字元件,集成度非常高,可将监测到的压力转换成数字信号由MCU进行处理。NSC2860x还集成了4~20mA回路电源,可以实现较远距离的传输,以满足冷媒系统中压力传感器和MCU主控板通信距离的需求。

磁电流传感器一般放在室外机中,主要用来监测室外机的电流,比如PFC电流或空调压缩机电机的相电流等,通过采集系统电流信号实现跟踪反馈,以确保系统正常运行。

NSM2019是一款集成式霍尔电流传感器,主要用来检测空调的电机电流或PFC电流,MCU通过VOUT引脚读取电流值。其内部集成了基准电压和OC(过流保护),省掉了一些比较器或运放等外围器件。该产品的量程覆盖20A~200A,可以满足商用空调几千瓦到一百千瓦的功率需求。

NSM2019的精度可达±2%,而且能够保证全温度范围精度。其隔离耐压高达5000V,爬电距离达到8.2毫米,另可承受20kA浪涌电流。其输入带宽高达320K,能够满足电流检测的带宽要求。由于内阻比较小,芯片的发热量也比较小。

应用于中央空调里的其他模拟IC解决方案

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除了传感器之外,纳芯微还有很多模拟IC产品解决方案。其中,室外机是模拟IC用量最大的部分。室外机的拓扑决定了220V市电需要经过PFC整流到约400VDC,然后为两个电机的母线电压供电。电机通过IGBT或IPM直接驱动,驱动IGBT的MCU一般放在低压端,因此需要使用隔离驱动使电机转动,所以需要很多隔离驱动产品,同时还要监测电流电压,PLC也需要采集电压和电流,所以还要用到运放产品。

室外机和室内机的通信需要通过485或CAN总线,由于两者一般都不共地,所以还需要一些隔离接口。纳芯微提供从高压转成低压为MCU供电的数字隔离器产品。其供电通常采用反激式电源将高压转为低压,再由DC-DC转成5V,然后通过LDO转成 3.3V,为其他芯片供电。

审核编辑:汤梓红

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原文标题:传感器:让中央空调更节能环保,精确测量温湿度、压力和电流

文章出处:【微信号:纳芯微电子,微信公众号:纳芯微电子】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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