技术分享 纳芯微模拟IC解决方案，助力多联机中央空调节能降噪！

据行业报告显示，2023年全年中国中央空调的市场实现了4.6%的增长，继2022年市场下滑后重新迎来了一波增长。其中工程项目占总市场的70%，市场占有率有小幅增长，增长率为5.7%；而家装零售市场占比仅为30%，增长率也仅有2.1%，增长相对比较缓慢。

2023年中国中央空调市场占比前三的产品类别分别为：多联机组，单元机组和离心机组。其中多联机的使用占比最高，高达48.7%，位居第一；其次为单元机组，占比为18.8%。

（数据来源：艾肯网）

多联机组中央空调得到高速增长主要原因是其安装成本便宜、使用灵活、能效高，因此得到了市场的广泛欢迎，尤其是新兴行业的火热助推了工程项目市场的增长，成为其快速增长的主要推动力。

多联机组中央空调采用“一拖多”的架构，即由一个室外机带动多个室内机，室内机可以单独安装在不同房间里，每个室内机都会对应一个线控器，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。多联机的技术趋势主要为两个方向，一是节能降噪，即需要室外机甚至室内机都有变频能力；二个是高舒适度和节能环保，即对空调的风量和温湿度进行更加精准的控制，同时减少空调制冷介质冷媒的泄露。

纳芯微具有丰富的传感器产品组合，能够满足人们提高舒适度的要求，并符合绿色环保的趋势。

（点击查看纳芯微应用于中央空调的传感器解决方案：https://mp.weixin.qq.com/s/pgMr_jjuHMrG71lxd5N9_w)

此外，纳芯微还能够提供丰富的模拟IC解决方案。如下图所示，为多联机组的室外机和室内机系统框图，上半部分为室外机，下半部分为室内机。室外机中用到大量的模拟IC，根据其电路拓扑所示，市电交流电输入经过PFC整理转换为高压直流电，然后供电给两个电机的母线。电机的驱动采用IGBT或IPM直接控制。由于MCU通常位于低压端，而IGBT位于高压端，因此需要隔离驱动器来控制这些功率管；同时，室外机和室内机之间需要通过RS485或CAN总线进行通信；由于这两套系统通常不共地，因此需要隔离接口。

一、纳芯微隔离类产品

纳芯微隔离技术

目前，市场上的主流隔离技术有三种：光耦隔离、磁耦隔离和容耦隔离。 比起光耦隔离技术，容隔隔离技术采用耐压500V/μm的二氧化硅作隔离介质，耐压高且使用寿命长，可靠性和绝缘度很高，同时相较与磁耦隔离成本更低。纳芯微的隔离产品均基于容耦隔离技术进行开发，产品包括数字隔离器、隔离驱动、隔离接口、隔离运放等产品。

此外，纳芯微的产品采用双边高压电容隔离技术，由两部分组成，左右各有一个Die，两者之间都有隔离电容，是一种双电容隔离方式，也叫增强型隔离。即使有一个电容损坏，还有另外一个电容，可以满足产品耐高压、长寿命、宽温度范围的需求。纳芯微的产品均通过了UL、VDE、CQC等各种认证。与此同时，纳芯微的容隔产品采用自有专利的AdaptiveOOK® 方式进行编码传输，高电平时发出一个高频正弦波，低电平时不发，然后进行解调，差分传输可以将一些共模干扰滤掉，以提高CMTI（共模瞬态抗扰度），同时具有更低电磁辐射和更低误码率的优点，芯片鲁棒性也更高。

多联机系统框图（来源：纳芯微）

1）隔离驱动

·带米勒钳位的隔离单管驱动NSI6601M

随着母线电压或开关频率提高，在开关过程中会导致很高的dv/dt；同时为了实现小型化，受限的布局也会产生寄生阻抗，给驱动环路带来一些自身电感，dv/dt的充放电可能会出现回路震荡。因此为了防止震荡并满足高频化要求，需要采用带米勒钳位的隔离驱动。

其工作原理为：伴随上下管打开产生的dv/dt，米勒电容会产生一个电流，如果驱动回路阻抗较大，因为米勒电容产生的电流会导致较大Gate电压，导致原本关闭的管子会误打开，使上下管短路，甚至损坏管子；带米勒钳位的隔离驱动可以提供非常低阻抗的回路路径，将米勒电流释放到地，使门级值钳位到很低的电压，防止管子打开。

因此，很多空调或电源应用都选择带米勒钳位的隔离驱动，可以满足高频化要求，提供更稳定的电流输出，同时防止管子打开。综上，带米勒钳位的隔离驱动在防止震荡、满足高频化要求、提供低阻抗回路路径以及防止管子打开等方面具有重要作用。

纳芯微隔离单管驱动NSI6601M已大量应用于空调压缩机，主要用来驱动IGBT。该产品驱动电流为5A，集成米勒钳位功能，CMTI高达150kV/μs。该产品有两种封装可选，一种是窄体SOIC-8，另一种是宽体SOIC-8。

·带保护功能的隔离单管驱动NSI68515

空调的压缩机可能会出现IGBT短路，一种情况是上下管短路，会直接烧掉IGBT；另一种情况是电机对地短路，比如上管打开对地短路后，会有很大的电流流过IGBT直到电机的地，致使管子损坏，甚至损坏电机。因而带保护功能的隔离驱动产品能够有效功率管，保护系统。

纳芯微隔离单管驱动NSI68515带DESAT保护功能，可检测DESAT脚的隔离耐压。当发生过流时，电压会出现一些变化，通过DESAT引脚检测过流情况，而后进行软关断，即在过流之后慢慢关断释放电流，减少电压过充，防止IGBT损坏，以保证系统稳定运行。

NSI68515采用电流型输入，集成了米勒钳位、DESAT保护以及软关断等功能。CMTI高达150kV/μs，隔离工作耐压高达2121V DC，驱动电流高达5A，米勒钳位电流为4A，支持轨到轨输出，结温为150℃，能够很好满足空调压缩机的应用场景，目前该款产品已在主流中央空调中有大量使用。

2）数字隔离器

· 第二代数字隔离器NSI82xx系列

第二代数字隔离器NSI82xx系列包含一通道、两通道、三通道、四通道和六通道的产品，封装类型很多，广泛支持各种系统设计和PCB布局。考察数字隔离器性能的一个主要指标是CMTI，纳芯微NSI82xx系列数字隔离器的CMTI比业内一些产品的裕量高1.5至2倍。在ESD方面，单面和双面都比竞品同类型产品裕量更高，单面ESD可达8000V，双面可达15kV。

3）隔离接口

· 三合一隔离接口NSIP8308x系列

NSIP8308x系列是集成度非常高的三合一隔离接口，将数字隔离器、RS485接口以及电源集成在一起。集成隔离电源可以减少电源轨，仅用一路电源即可为芯片隔离供电。RS485接口产品的速率非常高，可达16MHz；CMTI可达±150kV/μs。NSIP8308x系列多款产品支持全双工和半双工。

二、纳芯微其他模拟IC

除了传感器和隔离类产品，纳芯微的非隔离驱动也在中央空调有着广泛的应用。其非隔离5A双通道低边驱动产品NSD1026V适用于空调PFC的IGBT驱动。其输入端可以耐受高达-10V的负压，同时具有5A反向电流功能，无需进行输出保护。由于需要驱动PFC低边的IGBT，因而在控制器、MCU和驱动器布局都可能产生一些寄生电感，并产生负压，在输入端两个地之间形成一个压差，使输入侧出现负压，输入侧产生-10V的负压可以保证芯片的稳定运行。

另外，由于驱动器内部打线以及PCB走线会造成寄生电感，驱动器会因输出过冲震荡而损坏，如果能承受5A峰值反灌电流，就为过充能量提供了释放路径，可以在一些布局要求比较高的产品中使用。

审核编辑 黄宇