威雅利电子基于空调室外风机的应用

在该模块中分两个系列，SLLIMM 系列和 SLLIMM-nano系列。SLLIMM 系列为600V电压，10A到30A电流，SLLIMM-nano为600V电压，3A电流。本文将介绍使用STM最新推出Cortex-M0内核的Value Line系列基于SLLIMM-nano系列功率模块在空调室外风机上的FOC 单电阻无传感器应用。

软件

STM32F030K6T6是STM最新推出Cortex-M0内核的Value Line系列产品，针对一些对价格敏感的电机驱动应用。其内部集成了一路专门用于电机控制的Advanced Timer，最高工作频率可达到48MHz，得益于Cortex-M0内核，高效的数据处理能力足以满足磁场定向控制对数据实时运算的要求，性价比极具竞争力。

我们知道空调室外风机通常至于户外，因户外的不确定使用环境，风机启动时会面临三种扇叶状态，一是扇叶在静止状态下启动;二是扇叶在顺风下启动;三是扇叶在逆风下启动。当无感电机在无霍尔传感器判别转子位置时，如何通过检测电流来正确启动风机，成为难点，特别是在逆风情况下。

图 1

在使用STM32的FOC SDK开发风机驱动时，我们可以通过在启动阶段通过运行状态观测器来判断转子的初始速度和角度，设定一个初始速度阀值，当通过观测器检测到速度为负时，认为是逆风，同时打开制动功能;当初始速度检测到大于阀值，认为是在顺风状态，该算法已在库函数中实现。整个过程可以通过SDK的GUI软件ST Motor Control Workbench来配置。

在GUI中打开Start-up parameters配置页面，通过设定“Minimum start-up output speed”来设置初始速度阀值(图1)，并选择使用“Advanced customized profile”，配置阶梯启动方式(图2)

图 2

IPM

Nano在意大利语中有“微小”之意，该系列共2颗料号，基本型STGIPN3H60A和全功能型STGIPN3H60。

图3. SLLIMM-nano截面示意图

STGIPN3H60A内部集成了六个低损耗抗短路(5微秒承受时间)保护的IGBT、六个低正向压降和软恢复续流二极管、三个高压栅极驱动器HVIC(使用BCD工艺设计，内部集成了自举用的二极管)。 在保护方面集成了NTC温度传感器、死区时间控制，联锁功能(Interlocking Function)，欠压锁定(Undervoltage Lockout)功能，在全功能型STGIPN3H60上还集成了防止过流和短路的故障保护比较器、智能关断功能智能关断功能(Smart ShutDown Function) 、关机保护功能(SD Function) 、电流采样运算放大器。

IPM内部集成的IGBT是基于ST的最新PowerMESH工艺制造，单管集电极连续电流可达3A(在25 °C常温下)，峰值电路可达18A。这些IGBT针对典型的电机控制开关频率优化，在饱和压降VCE(SAT)和开关速度(tfall)之间选择了一个权衡，最大限度的在传导损耗和开关损坏之间平衡，减少了参数dV/dt和dI/dt值，可实现较低的EMI特征。

如图4， IPM电路高压栅极驱动框图。下文将以此介绍IPM设计注意事项。

图 4 高压栅极驱动框图