方案 | 英飞凌基于XMC1302控制器的无电解电容变频控制方案

无电解电容变频方案介绍

无电解电容变频控制方案是一种低成本的永磁同步电机（PMSM）控制技术。在硬件电路板中，采用低成本的 CBB 电容替代了传统的电解电容，不仅有效降低了方案成本，还显著延长了使用寿命。通过该技术，无需有源功率因数校正（PFC）即可降低单相交流电的谐波电流。

冰箱，作为无电解电容变频方案在大家电上最先落地的应用，因为其在寿命、成本和性能等方面展现出的优势而越来越受关注。相信随着这一技术的不断推广和应用，必将为冰箱行业带来新的变革，为消费者带来更加优质、高效、节能的冰箱产品。

英飞凌基于XMC1302控制器的无电解电容变频方案，改善了板级功率因数，减少了高次谐波；无电解电容和硬件FPC，降低了系统成本，延长了系统使用寿命。为客户快速开发产品提供了量产级的参考方案。

XMC1302 产品介绍

XMC1302是英飞凌专门为电机控制而设计的MCU，集成了专门针对电机应用优化的外设集，支持中端电机常见的各种控制方式，它具有适合无感FOC控制的相关外设和亮点：

(一) MATH协处理器

XMC1302中集成一个MATH协处理器，它完全独立于CPU，工作在PCLK（64MHz）时钟下。MATH协处理包含了一个32位的DIVIDER和一个24位的CORDIC。DIVIDER单元实现32bit有符号/无符号除法。CORDIC单元实现24bit三角函数运算。DIVIDER和CORDIC单元可并行工作，该模块减轻了CPU的负荷，对于实现无感FOC控制算法提供了良好的支持。

（二）带有片上可调增益的12位VADC

XMC1302的多功能模/数转换器 (VAD)，包含一个按逐次逼近原理 (SAR) 工作的独立内核。其分辨率是从8位到12位可编程的。ADC每个通道的采样单元内置模拟放大，增益可调，可选1,3,6,12倍放大，可以省掉外部运放。XMC1302的ADC具有双采样保持单元，双通道可以同时采样。具体到实际应用中，就是两路电流可以同步采样，这对提高控制实时性能是极有好处的。ADC具有limit checking功能，当ADC转换结果落到指定区间内就会自动触发中断请求，而这个指定区间的门限是可以自由设定的。这就省掉了软件处理ADC转换结果并比较，提高了处理速度。

（三）可输出PWM进行三相逆变器控制的CCU8单元

XMC1302的Capture/Compare Unit8由4个16位的定时器组成，每个16位的定时器都有定时、比较和捕捉的功能，这4个通道是完全独立的，有各自的分频器，可以独立工作。每个通道可以产生2对互补PWM，并可插入死区时间以防止开关短路，每对PWM波形的上升沿死区时间和下降沿死区时间可以分别产生。还可输出非对称的互补PWM。定时器的运行可以由软件触发，或用内部信号触发，或由外部引脚触发。定时器的中断也可以触发ADC等其它外设。这些特性使它的应用非常灵活，能满足各种需求，尤其是电机控制的需求。

（四）模拟比较器ACMP

XMC1302内置三个高速模拟比较器(ACMP)，用于比较两个模拟输入电压。ACMP的输出反应非常快，延迟时间在25ns。它的输入电压偏差也非常小，只有3mv左右。这些特性都使它非常适合数字电源和电机控制的应用，模拟比较器的内部滤波器可以进行2n-10ns的滤波。最终比较器的输出可以输出到CPU的NVIC产生中断，也可以输出到CCU8，当作它们的外部触发事件。