CN113325766B - 一种驱动控制芯片、暖通设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种驱动控制芯片、暖通设备，其中，该驱动控制芯片包括：控制模块，用于输出多路第一脉冲宽度调制PWM信号；拓展模块，与所述控制模块连接，用于将所述多路第一PWM信号中的至少一路第一PWM信号拓展为多路第二PWM信号；驱动模块，与所述拓展模块连接，用于采用所述第一PWM信号和所述第二PWM信号控制多个第一类目标设备。通过本发明，解决了相关技术中芯片的集成度低的技术问题，相较于相关技术中的驱动执行机制，提高了代码通用型，降低了驱动成本，改善了控制的稳定性与可靠性。

Description

一种驱动控制芯片、暖通设备
技术领域
本发明涉及自动控制领域，具体而言，涉及一种驱动控制芯片、暖通设备。
背景技术
相关技术中，空调的驱动系统在空调的运行中起到重要作用，通过对DSP数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)芯片3.3v的脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号进行处理，分别完成对目标设备(如压缩机，风机及PFC(PowerFactorCorrection，功率因素校正))的控制。
相关技术中，若驱动对象分别为一个压缩机，一个风机及多路PFC，则用一个DSP芯片可以完成对驱动对象的控制，但对于外置风机为双风机时，由于DSP芯片资源及PWM引进不够，这种控制方式则有些捉襟见肘。当驱动对象为双风机时，传统的处理方式为另选一个DSP芯片对其中一个风机进行独立控制，图1是本发明相关技术中的芯片控制原理图，上述过程分别如图1中左边为相关技术a,图1中右边为相关技术b。图1相关技术a中的DSP1芯片多为TMS320F28035，对于双风机时，DSP2芯片多为TMS320F28023，对于图1相关技术b的多芯片控制方式，存在的弊端为：代码移通用性较差；系统集成度不高；控制系统稳定性不稳；成本较高。
针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未发现有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种驱动控制芯片、暖通设备，以解决相关技术中芯片的集成度低的技术问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种驱动控制芯片，包括：控制模块，用于输出多路第一脉冲宽度调制PWM信号；拓展模块，与所述控制模块连接，用于将所述多路第一PWM信号中的至少一路第一PWM信号拓展为多路第二PWM信号；驱动模块，与所述拓展模块连接，用于采用所述第一PWM信号和所述第二PWM信号控制多个第一类目标设备。
可选的，所述驱动模块包括：监测单元，用于监测计时器的中断信号；执行单元，用于在监测到第N个中断信号时，采用所述第一PWM信号和/或所述第二PWM信号控制第一目标设备，在监测到第N+1个中断信号时，采用所述第一PWM信号和/或所述第二PWM信号控制第二目标设备，在监测到第N+2个中断信号时，采用所述第一PWM信号和/或所述第二PWM信号控制第三目标设备，其中，N为大于0的整数；其中，所述第一类目标设备包括：所述第一目标设备，所述第二目标设备，所述第三目标设备。
可选的，所述执行单元还包括：第一执行子单元，用于在监测到第N个中断信号时，采用第一端口，第七端口，第八端口的所述第一PWM信号控制第一目标设备，其中，所述控制模块内置八个PWM端口，第三PWM端口为拓展端口。
可选的，所述执行单元还包括：第二执行子单元，用于在监测到第N个中断信号时，采用第二端口的所述第一PWM信号，第一端口和第二端口的所述第二PWM信号控制第二目标设备，其中，所述控制模块内置八个PWM端口，第三PWM端口为拓展端口。
可选的，所述执行单元还包括：第三执行子单元，用于在监测到第N+3个中断信号时，采用第四端口，第五端口，第六端口的所述第一PWM信号控制第三目标设备，其中，所述控制模块内置八个PWM端口，第三PWM端口为拓展端口。
可选的，所述第一目标设备为压缩机，所述第二目标设备为第一风机，所述第三目标设备为第二风机。
可选的，所述控制模块，还用于输出第三PWM信息；所述驱动模块，还用于采用所述第三PWM信息控制第二类目标设备。
可选的，所述控制模块包括：ECap组件，用于在辅助脉宽调制APWM模式下，输出第三PWM信号。
可选的，所述第二类目标设备为多路功率因素校正PFC电路。
可选的，所述拓展模块包括：第一拓展单元，用于将八路第一PWM信号中的第三路PWM信号拓展为两路第二PWM信号；或，第二拓展单元，用于将八路第一PWM信号中的第二路PWM信号拓展为两路第二PWM信号。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种暖通设备，其中包括上述的驱动控制芯片。
通过本发明，控制模块，用于输出多路第一脉冲宽度调制PWM信号，拓展模块，与所述控制模块连接，用于将所述多路第一PWM信号中的至少一路第一PWM信号拓展为多路第二PWM信号，驱动模块，与所述拓展模块连接，用于采用所述第一PWM信号和所述第二PWM信号控制多个第一类目标设备，通过拓展原始输出的PWM信号，可以拓宽PWM信号的时序，将原来多个芯片的驱动机制改进为一个芯片的驱动机制，解决了相关技术中芯片的集成度低的技术问题，相较于相关技术中的驱动执行机制，提高了代码通用型，降低了驱动成本，改善了控制的稳定性与可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明相关技术中的芯片控制原理图；
图2是根据本发明实施例的一种驱动控制芯片结构图；
图3是本发明实施例中驱动控制机制的拓扑图；
图4是本发明实施例中原EPwm时序图；
图5是本发明实施例中拓展后的EPwm时序图；
图6是本发明实施例中的芯片电路拓扑图；
图7是本发明实施例在一个控制周期中的算法流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
在本实施例中提供了一种驱动控制芯片，图2是根据本发明实施例的一种驱动控制芯片结构图，可以应用在DSP等类型的硬件中，如图1所示，系统包括如下：
控制模块20，用于输出多路第一脉冲宽度调制PWM信号；
拓展模块22，与所述控制模块连接，用于将所述多路第一PWM信号中的至少一路第一PWM信号拓展为多路第二PWM信号；
可选的，可以将多路第一PWM信号中的其中一路第一PWM信号拓展为多路第二PWM信号，如控制模块20原始输出八路第一PWM信号，将其中的第3路PWM信号(PWM3)拓展为PWM31和PWM32，PWM31和PWM32为两路第二PWM信号，也可以将多路第一PWM信号中的其中多路第一PWM信号分别拓展为多路第二PWM信号。
驱动模块24，与所述拓展模块连接，用于采用所述第一PWM信号和所述第二PWM信号控制多个第一类目标设备。
可选的，第一类目标设备可以是压缩机，第一风机，第二风机等，集成在一个单体设备中，如空调，冰箱等。
采用上述系统，控制模块，用于输出多路第一脉冲宽度调制PWM信号，拓展模块，与所述控制模块连接，用于将所述多路第一PWM信号中的至少一路第一PWM信号拓展为多路第二PWM信号，驱动模块，与所述拓展模块连接，用于采用所述第一PWM信号和所述第二PWM信号控制多个第一类目标设备，通过拓展原始输出的PWM信号，可以拓宽PWM信号的时序，将原来多个芯片的驱动机制改进为一个芯片的驱动机制，解决了相关技术中芯片的集成度低的技术问题，相较于相关技术中的驱动执行机制，提高了代码通用型，降低了驱动成本，改善了控制的稳定性与可靠性。
在本实施例的一个实施方式中，所述驱动模块包括：监测单元，用于监测计时器的中断信号；执行单元，用于在监测到第N个中断信号时，采用所述第一PWM信号和/或所述第二PWM信号控制第一目标设备，在监测到第N+1个中断信号时，采用所述第一PWM信号和/或所述第二PWM信号控制第二目标设备，在监测到第N+2个中断信号时，采用所述第一PWM信号和/或所述第二PWM信号控制第三目标设备，其中，N为大于0的整数；其中，所述第一类目标设备包括：所述第一目标设备，所述第二目标设备，所述第三目标设备。
在本实施例的一个实施方式中，所述拓展模块包括：第一拓展单元，用于将八路第一PWM信号中的第三路PWM信号拓展为两路第二PWM信号；或，第二拓展单元，用于将八路第一PWM信号中的第二路PWM信号拓展为两路第二PWM信号。本实施例以拓展第三路PWM信号为例进行说明。
在一个可选的实例中，所述执行单元还包括：第一执行子单元，用于在监测到第N个中断信号时，采用第一端口，第七端口，第八端口的所述第一PWM信号控制第一目标设备，其中，所述控制模块内置八个PWM端口，第三PWM端口为拓展端口。
基于上述实例，所述执行单元还包括：第二执行子单元，用于在监测到第N个中断信号时，采用第二端口的所述第一PWM信号，第一端口和第二端口的所述第二PWM信号控制第二目标设备，其中，所述控制模块内置八个PWM端口，第三PWM端口为拓展端口。
基于上述实例，所述执行单元还包括：第三执行子单元，用于在监测到第N+3个中断信号时，采用第四端口，第五端口，第六端口的所述第一PWM信号控制第三目标设备，其中，所述控制模块内置八个PWM端口，第三PWM端口为拓展端口。
在本实施例的一个应用场景中，芯片应用在制冷设备或者暖通设备中，如空调、冰箱等，所述第一目标设备为压缩机，所述第二目标设备为第一风机，所述第三目标设备为第二风机。当然，本实施例的方案也可以应用在光伏、汽车、热水器等其他设备中。基于此，本实施例还提供了一种暖通设备，其中包括上述介绍的驱动控制芯片。
在此以第一类目标设备为压缩机，风机1，风机2为例进行说明，图3是本发明实施例中驱动控制机制的拓扑图，包括主控芯片，驱动控制芯片等。在本示例的一个应用中选用主频100MHz的TMS320F280049C芯片，具有丰富的外部资源，端口较多复用，其中ADC采样通道有ABC三组，每组可配置16路。PWM端口有EPwm1～EPwm8。但16PWM端口无法满足对压缩机，双风机及多路PFC的控制。相较于其他DSP，280049C芯片具有端口的扩展功能——CLB模块(Configurable Logic Block)，可用此功能完成对原有PWM功能及端口的扩展，此功能利用图形模块编程，采用数字逻辑电路语言，与现场可编程逻辑门阵列(Field ProgrammableGate Array，FPGA)芯片功能类似。利用其CLB模块，可以将原有的EPwmx端口扩展为EPwmx1和EPwmx2，即将原来一路扩展为两路，被用来扩展的EPwmx将不能用于EPwm功能，只能作为原有的I/O功能。
图4是本发明实施例中原EPwm时序图，图5是本发明实施例中拓展后的EPwm时序图，EPwm1与EPwm8的原时序如图4所示，根据EPwm的时序可知，扩展时选择的EPwmx不能为EPwm1,EPwm4,EPwm7。因此，本实施例选择EPwm3作为扩展信号。扩展后的信号为EPwm1,EPwm2,EPwm31,EPwm32,EPwm4,EPwm5,EPwm6,EPwm7,EPwm8。此9路信号为压缩机，双风机的驱动信号，扩展后的EPWM时序如图5所示，PWM1,PWM 7,PWM 8(对应图5中的端口EPWM1,EPWM7,EPWM 8)是驱动压缩机的驱动信号,PWM2,PWM31，PWM32(对应图5中的端口EPWM2,EPWM31，EPWM32)是驱动风机1的驱动信号，PWM4,PWM5,PWM6(对应图5中的端口EPWM4,EPWM5,EPWM6)是驱动风机2的驱动信号。
在本实施例的一个实施方式中，所述控制模块，还用于输出第三PWM信息；所述驱动模块，还用于采用所述第三PWM信息控制第二类目标设备。
可选的，所述控制模块包括：ECap组件，用于在辅助脉宽调制APWM模式下，输出第三PWM信号。可选的，所述第二类目标设备为多路功率因素校正PFC电路。
对于多路PFC，本实施例以三路为例进行说明，此时芯片的PWM信号已全作为电机的驱动信号，无法驱动PFC，但对于DSP(如任意TI的DSP)芯片而言，其内部的ECap模型不仅可用于捕获输入脉冲信号，且可以用于APWM模式，向外输出PWM信号，用作三路或双路PFC的驱动信号。本专利的系统电路拓扑如图6所示，图6是本发明实施例中的芯片电路拓扑图，L为PFC电感，C为母线电容，D为二极管，为三路交错式PFC，Q为PFC驱动信号，S为压缩机，风机1，风机2的驱动信号，其中，图5中PWM1,PWM 7,PWM 8对应图6中IGBT的S1,S2,S3,S4,S5,S6；PWM2,PWM31，PWM32对应图6中IGBT的S11,S21,S31,S41,S51,S61；PWM4,PWM5,PWM6对应系统拓扑图6中IGBT的S12,S22,S32,S42,S52,S62。
在本实施例的方案中，驱动机制采用多级中断的控制算法执行策略，实现对第一类设备(如压缩机，多个风机)和第二类设备(PFC电路)的实时控制，芯片上电之后，系统初始化，定时器等待PFC算法中断，第1个时钟周期的中断到来之后，执行PFC控制算法；第2个时钟周期的中断到来后，执行压缩机控制算法，第3个时钟周期到来之后，执行风机1控制算法，第4个时钟周期时，执行风机2控制算法，本实施例驱动机制控制策略单周期的流程如图7所示，图7是本发明实施例在一个控制周期中的算法流程图，流程包括：
S71，系统初始化；
S72，开启定时器，计数器开始计数，等待中断；
S73，判断第1个中断是否到来，如果是，执行PFC控制算法，采用第三PWM信息控制PFC电路；
S74，判断第2个中断是否到来，如果是，执行压缩机控制算法，采用第一端口，第七端口，第八端口的第一PWM信号控制压缩机；
S75，判断第3个中断是否到来，如果是，执行风机1控制算法，采用第二端口的所述第一PWM信号，第一端口和第二端口的第二PWM信号控制风机1；
S76，判断第4个中断是否到来，如果是，执行风机2控制算法，采用第四端口，第五端口，第六端口的第一PWM信号控制风机2。
本发明实施例提出一种高集成度的新型空调驱动处理机制及算法执行策略。控制方式为单芯片控制，控制对象为：一个压缩机，多路PFC，外置双风机，采样多级中断的控制算法执行策略。相较于传统的驱动执行机制，提高了代码通用型，降低了驱动成本，改善了控制的稳定性与可靠性。采用本实施例提出的新型驱动控制机制，将其ECap配置成APWM模式，用双路或者三路交错式PFC的驱动。利用其CLB的功能扩展模式，选用EPwm3作为扩展信号，将原来的8路PWM信号扩展为9路PWM信号，用于对压缩机，外置双风机的驱动。将原来两个芯片的驱动机制改进为利用一个芯片的驱动机制。采样多级中断的控制算法执行策略。相较于传统的驱动执行机制，提高了代码通用型，降低了驱动成本，改善了控制的稳定性与可靠性。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项实施例中的步骤。
可选地，在本实施例的一个方面中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：
S1，开启定时器，计数器开始计数，等待中断；
S2，判断第1个中断是否到来，如果是，执行PFC控制算法；
S3，判断第2个中断是否到来，如果是，执行压缩机控制算法；
S4，判断第3个中断是否到来，如果是，执行风机1控制算法；
S5，判断第4个中断是否到来，如果是，执行风机2控制算法。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项实施例中的步骤。
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
可选地，在本实施例的一个方面中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
S1，开启定时器，计数器开始计数，等待中断；
S2，判断第1个中断是否到来，如果是，执行PFC控制算法；
S3，判断第2个中断是否到来，如果是，执行压缩机控制算法；
S4，判断第3个中断是否到来，如果是，执行风机1控制算法；
S5，判断第4个中断是否到来，如果是，执行风机2控制算法。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种驱动控制芯片，其特征在于，包括：
控制模块，用于输出多路第一脉冲宽度调制PWM信号；
拓展模块，与所述控制模块连接，用于将所述多路第一PWM信号中的至少一路第一PWM信号拓展为多路第二PWM信号；以通过扩展原始输出的PWM信号，来扩宽PWM信号的时序，将多个芯片的驱动机制改进为一个芯片的驱动机制；
驱动模块，与所述拓展模块连接，用于采用所述第一PWM信号和所述第二PWM信号控制多个第一类目标设备。
2.根据权利要求1所述的驱动控制芯片，其特征在于，所述驱动模块包括：
监测单元，用于监测计时器的中断信号；
执行单元，用于在监测到第N个中断信号时，采用所述第一PWM信号和/或所述第二PWM信号控制第一目标设备，在监测到第N+1个中断信号时，采用所述第一PWM信号和/或所述第二PWM信号控制第二目标设备，在监测到第N+2个中断信号时，采用所述第一PWM信号和/或所述第二PWM信号控制第三目标设备，其中，N为大于0的整数；
其中，所述第一类目标设备包括：所述第一目标设备，所述第二目标设备，所述第三目标设备。
3.根据权利要求2所述的驱动控制芯片，其特征在于，所述执行单元还包括：
第一执行子单元，用于在监测到第N个中断信号时，采用第一端口，第七端口，第八端口的所述第一PWM信号控制第一目标设备，其中，所述控制模块内置八个PWM端口，第三PWM端口为拓展端口。
4.根据权利要求2所述的驱动控制芯片，其特征在于，所述执行单元还包括：
第二执行子单元，用于在监测到第N个中断信号时，采用第二端口的所述第一PWM信号，第一端口和第二端口的所述第二PWM信号控制第二目标设备，其中，所述控制模块内置八个PWM端口，第三PWM端口为拓展端口。
5.根据权利要求2所述的驱动控制芯片，其特征在于，所述执行单元还包括：
第三执行子单元，用于在监测到第N+3个中断信号时，采用第四端口，第五端口，第六端口的所述第一PWM信号控制第三目标设备，其中，所述控制模块内置八个PWM端口，第三PWM端口为拓展端口。
6.根据权利要求2至5任一项所述的驱动控制芯片，其特征在于，所述第一目标设备为压缩机，所述第二目标设备为第一风机，所述第三目标设备为第二风机。
7.根据权利要求1所述的驱动控制芯片，其特征在于，其中，
所述控制模块，还用于输出第三PWM信息；
所述驱动模块，还用于采用所述第三PWM信息控制第二类目标设备。
8.根据权利要求7所述的驱动控制芯片，其特征在于，所述控制模块包括：
ECap组件，用于在辅助脉宽调制APWM模式下，输出第三PWM信号。
9.根据权利要求7所述的驱动控制芯片，其特征在于，所述第二类目标设备为多路功率因素校正PFC电路。
10.根据权利要求1所述的驱动控制芯片，其特征在于，所述拓展模块包括：
第一拓展单元，用于将八路第一PWM信号中的第三路PWM信号拓展为两路第二PWM信号；或，
第二拓展单元，用于将八路第一PWM信号中的第二路PWM信号拓展为两路第二PWM信号。
11.一种暖通设备，其特征在于，包括权利要求1至10中任一项所述的驱动控制芯片。
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