傳感器：讓中央空調(diào)更節(jié)能環(huán)保，精確測量溫濕度、壓力和電流

受益于人民生活水平提升帶來的對生活、居住環(huán)境舒適度要求的提升，我國的中央空調(diào)市場保持著較為穩(wěn)定的增長。要實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)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(diào)的應(yīng)用提供豐富的傳感器和模擬IC解決方案。

中央空調(diào)的發(fā)展趨勢和新的要求

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2023上半年我國中央空調(diào)銷量中，多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)占有率約為51%，繼續(xù)位居市場第一。多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)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(biāo)配這種空調(diào)。

商用中央空調(diào)采用一拖多架構(gòu)，由一個(gè)室外機(jī)帶動多個(gè)室內(nèi)機(jī)，每個(gè)室內(nèi)機(jī)都有對應(yīng)的線控器，通過反饋的溫度、濕度等信息，可以自動調(diào)節(jié)出風(fēng)口、風(fēng)量以及制冷、制熱功率等，以保持舒適的室內(nèi)溫度。

多聯(lián)機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在兩個(gè)方向，一是節(jié)能降噪，室外機(jī)甚至室內(nèi)機(jī)都有變頻能力，通過提高頻率來降低噪聲，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低待機(jī)功耗。二是提高舒適度，綠色環(huán)保，比如滿足風(fēng)量、溫濕度控制的特定要求；同時(shí)減少冷煤泄露對自然環(huán)境的破壞，保證空調(diào)的使用效果。

納芯微的傳感器產(chǎn)品恰恰可以滿足上述趨勢要求。這些產(chǎn)品包括符合舒適度和綠色環(huán)保要求的溫濕度傳感器、壓力傳感器，確保室外機(jī)正常運(yùn)行的磁電流傳感器等，另外還有各種模擬IC產(chǎn)品。

納芯微為中央空調(diào)應(yīng)用提供全面的傳感器解決方案

圖源：納芯微

溫濕度傳感器用來檢測環(huán)境溫濕度，以控制出風(fēng)口風(fēng)量，平衡環(huán)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(shù)據(jù)，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(yōu)勢首先是響應(yīng)時(shí)間，采集溫度時(shí)間僅為2s，濕度為6s。其精度也高于其他市場同類產(chǎn)品，出廠前的芯片校準(zhǔn)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(diào)的精度要求。

壓力傳感器通常置于室外機(jī)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(diào)使用效果的同時(shí)實(shí)現(xiàn)環(huán)保功能。

NSPAS3是一款集成式絕對壓力傳感器，用于空調(diào)的冷媒泄漏壓力檢測。其工作溫度為-40℃～130℃，內(nèi)部集成了溫度補(bǔ)償電路，可以在0～85℃范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)±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(chǎn)品待機(jī)功耗低于3mA，響應(yīng)時(shí)間在0.8ms以內(nèi)。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(gè)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(diào)壓縮機(jī)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(shù)字元件，集成度非常高，可將監(jiān)測到的壓力轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號由MCU進(jìn)行處理。NSC2860x還集成了4～20mA回路電源，可以實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳輸，以滿足冷媒系統(tǒng)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(jī)中，主要用來監(jiān)測室外機(jī)的電流，比如PFC電流或空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)的相電流等，通過采集系統(tǒng)電流信號實(shí)現(xiàn)跟蹤反饋，以確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

NSM2019是一款集成式霍爾電流傳感器，主要用來檢測空調(diào)的電機(jī)電流或PFC電流，MCU通過VOUT引腳讀取電流值。其內(nèi)部集成了基準(zhǔn)電壓和OC（過流保護(hù)），省掉了一些比較器或運(yùn)放等外圍器件。該產(chǎn)品的量程覆蓋20A～200A，可以滿足商用空調(diào)幾千瓦到一百千瓦的功率需求。

NSM2019的精度可達(dá)±2%，而且能夠保證全溫度范圍精度。其隔離耐壓高達(dá)5000V，爬電距離達(dá)到8.2毫米，另可承受20kA浪涌電流。其輸入帶寬高達(dá)320K，能夠滿足電流檢測的帶寬要求。由于內(nèi)阻比較小，芯片的發(fā)熱量也比較小。

應(yīng)用于中央空調(diào)里的其他模擬IC解決方案

圖源：納芯微

除了傳感器之外，納芯微還有很多模擬IC產(chǎn)品解決方案。其中，室外機(jī)是模擬IC用量最大的部分。室外機(jī)的拓?fù)錄Q定了220V市電需要經(jīng)過PFC整流到約400VDC，然后為兩個(gè)電機(jī)的母線電壓供電。電機(jī)通過IGBT或IPM直接驅(qū)動，驅(qū)動IGBT的MCU一般放在低壓端，因此需要使用隔離驅(qū)動使電機(jī)轉(zhuǎn)動，所以需要很多隔離驅(qū)動產(chǎn)品，同時(shí)還要監(jiān)測電流電壓，PLC也需要采集電壓和電流，所以還要用到運(yùn)放產(chǎn)品。

室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)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(zhuǎn)成低壓為MCU供電的數(shù)字隔離器產(chǎn)品。其供電通常采用反激式電源將高壓轉(zhuǎn)為低壓，再由DC-DC轉(zhuǎn)成5V，然后通過LDO轉(zhuǎn)成 3.3V，為其他芯片供電。

審核編輯 黃宇