国民技术32位通用安全MCU产品在智能家电控制领域的应用

1.家电MCU需求旺盛，国产芯片迎来良好发展机遇

中国是家电生产和消费大国，家电的销售额早已经上万亿元规模。随着家电智能化、变频化的趋势，高性价比的32位MCU芯片在家电中的应用领域将会拓展。为了维护供应链稳定和提升产品竞争力，各大家电龙头积极布局半导体器件国产化配套，国产芯片在家电领域的渗透率将稳步上升。

据预测，2021年中国家用电器产业整体上同比将增长4.5%，家用空调、冰箱冷柜、洗衣机、洗碗机等也将实现不同程度增长。随着变频化控制技术的普及，家电产品对MCU的处理能力、存储运行资源及模拟外设的集成度都有了更高的要求，以满足产品更高的运行效率、更极致的使用体验、更便捷丰富的功能和更高的性价比。

面对家电市场需求和技术发展趋势，国民技术基于N32G/N32L系列通用安全MCU推出了冰箱压缩机、空调压缩机、高速吸尘器、扫地机、洗衣机、电视机背光调节、油烟机、厨房点火器、家庭网关、跑步机等一系列的家用电器和小家电解决方案，得到行业主流客户的认可，已成为家电领域国产替代的优选MCU产品，多个方案已实现客户导入和稳定批量出货。

2.变频技术驱动家电节能环保，国民技术实力打造电机控制方案

目前，家电行业对MCU的市场需求稳定增长，2021年家电行业对上游产业里的MCU芯片需求量，预计可达5000万片左右，同比增长10%。近年来为满足日益增长的节能环保需求，高能效变频家电逐渐成为主流，无论是冰箱、洗衣机、空调等白色家电，还是吸油烟机、洗碗机等厨电，甚至是吹风机、榨汁机等小家电，变频控制技术都得到了相当广泛的应用。与定频家电相比，变频家电的节能效果更好，自动控制的精准度高。MCU作为家电变频控制板卡核心部件，其用量会随着变频技术的普及而大量增长。

国民技术N32G4系列MCU产品具备最高达144MHz的主频、最大512KB的存储和144KB的运行资源、更丰富的模拟外设资源，在空调、冰箱和洗衣机、油烟机、跑步机等变频控制产品场景下可提供了更优的性能和更高的集成度等优势。

随着家电智能化的发展和普及，终端智能化控制与无线连接逐渐成为家电产品的标配和卖点，这对设备主控MCU的无线连接、联网数据安全保护、低功耗等方面都提出了更高的要求。国民技术系列MCU产品以其低功耗、支持BLE5.x无线连接、集成硬件密码算法加速引擎和安全特性等多重优势，为家电和小家电产品的智能化升级提供全方位的MCU产品支撑。

为持续提供优质产品和服务，国民技术在空调、冰箱等家用电器应用领域投入了很大研发力量，搭建了专业的电机方案团队和电机技术实验室，所有电机应用均采用自研先进电机控制算法，推出的电机控制应用解决方案基于国民技术32位高性能通用安全MCU，具有高集成度、高效能、高安全、高可靠等优势，方案支持有刷直流电机、步进电机、BLDC、永磁同步电机、交流感应电机和开关磁阻等电机应用。电机类方案目前已经在变频空调、高速吸尘器、冰箱压缩机、电动车控制器、低压水泵、手持云台等产品上获得应用，还可用于洗衣机、扫地机、无人机、电动尾门、电动车窗、电动座椅、工业伺服、电动工具、机器人等应用领域。

3.国民技术在家电领域的部分解决方案介绍

3.1 空调方案

采用先进的无位置传感器FOC控制策略，在单颗N32G455芯片上实现压缩机FOC调速功能、风机转矩控制、电子膨胀阀控制、NTC检测、串口监控以及各种安全保护措施。适用于家用空调、商用空调、车用空调、家用冰箱等多电机应用场景。方案特点如下：

●高集成度：单MCU实现风机、压缩机的FOC控制

●高效的FOC执行性能：一次FOC执行时间少于16μS

●鲁棒性好：提供MRAS等多种无感算法

3.2 变频冰箱压缩机方案

基于N32G432系列MCU，采用先进的无位置传感器FOC控制策略，适用于家用冰箱、商用空调、车用空调等单个压缩机变频调速的应用场景。方案特点如下：

●支持单电阻、双电阻及三电阻采样无感FOC控制

●零速闭环启动，低频力矩补偿，振动小

●热启动迅速，几秒内可重新启动

● 额定功率下，不同负载下恒速输出

● 全面异常保护，过压、欠压、软硬件过流、过功率、堵转、缺相等完备的保护策略

3.3 高速风机方案

高速风机方案采用基于N32G435系列MCU的无感FOC控制，适用于吸尘器、吹风筒、无叶风扇、空气净化器等风机类产品。方案特点如下：

●双电阻采样无感FOC控制，采用模型参考自适应算法，转矩波动小

●高转速80000RPM～100000RPM

● 宽电压恒功率控制

●顺逆风启动

●支持过压/欠压保护，软硬件过流保护，缺相保护，堵转保护

4. 聚焦家电核心器件，持续服务行业客户

国民技术将继续加大通用MCU产品研发投入，实现白色家电、黑色家电领域核心器件的全面覆盖与支撑能力。目前已有70余款MCU，更多的产品型号正在研发中，以覆盖全方向、全系列应用为目标，为家电行业客户提供完善的产品解决方案和服务支撑。