Freescale应用于家电S9S12VR48F2CLC 高能效电机驱动
随着能源成本上升及消费者对家电节能意识增强,世界各国政府纷纷出台更加严格的能效标准或高能效激励措施以提升白家电能效。如美国能源部建议实施新的能效标准以减少电冰箱、空调和洗衣机的能源使用,某些情况下强制要求能效提升多达35%。日本的能效“领跑者”项目自实施以来,也大幅提升了空调及电冰箱的能效要求。
家电中通常要使用多种不同的电机来控制不同功能。电机包括交流电机和直流电机。其中DC电机包括有刷直流电机和无刷直流电机。BLDC电机分旋转电机和步进电机,具有显著的节能、低噪声和优异变速性能等特性,广泛应用于电冰箱、空调及洗衣机等家电应用。
针对家电中的不同电机应用对电压及电流范围的不同要求,安森美半导体提供宽广阵容的高能效电机驱动/控制方案,支持最高电压达600V,最大电流达50A。这些电机驱动器包括4种,分别是12VBLDC电机驱动器、24VBLDC电机驱动器、3相B
LDC驱动器控制器及600V或更高电压BLDC电机驱动器。
电冰箱中的电机应用
1)压缩机驱动
所有的电冰箱都有压缩机。最新的压缩机使用工作电压为600V的BLDC电机设计,要求电机驱动器具有高击穿电压、高能效及高可靠性。针对压缩机电机驱动应用,建议使用安森美半导体用于3相电机控制的智能功率模块,如单分流电阻型的STK551U362A-E和STK531U3x2x-E,以及三分流电阻型的STK554U362A-E和STK534U3x2x-E。
这些IPM使用安森美半导体独特的绝缘金属基板技术,在铝板也就是在金属基板上搭建电子电路,使多种元件能够封装在同一个模块IC中,包括电阻和电容等分立无源元件、二极管和晶体管等分立有源元件,以及更复杂的IC或专用集成电路,如门极驱动器、数字信号处理器、逻辑元件等。IMST也能使功率输出电路、控制电路及其外围电路贴装在相同基板上。这些IPM提供高能效、高可靠性及高安全性,跟采用分立元件实现的大电流设计相比,能帮助大幅减少元件数量,减小电路板占用空间,降低系统总成本,减少散热及提升可靠性。
安森美半导体应用于家电的高能效电机驱动方案
安森美半导体智能功率模块采用IMST将多种元器件封装为模块。
2)自动制冰机驱动
电冰箱自动制冰机使用有刷电机,一项功能是开启和关闭用于填充托盘的供应阀,另一项功能是一旦水结冰就翻转托盘。这两个功能都可以使用H桥电机驱动器来实现。安森美半导体提供用于自动制冰机电机驱动的器件包括LB1948M和LV8548M等。这些器件提供高击穿电压、高能效和变速控制等关键特性。其中,LB1948M是2通道、12V低饱和电压驱动、正向/反向电机驱动器,采用强固的击穿设计,在待机模式下的电流消耗为零。LV8548M是单低导通阻抗DMOS驱动器,励磁模式包括满步及半步等,提供不同的步幅调节;这器件的导通阻抗仅为1Ω,帮助提升能效;待机模式下的电流消耗同样为零,提供低能耗工作。
3)通风电机
对于电冰箱而言,通过风机通风来排热是重要功能,要求电机驱动器具有安静驱动、高能效及变速控制等特性。安森美半导体提供应用于电冰箱通风的创新、高能效的无传感器型电机驱动器,如
LV8804FV、LV8805SV及LB11685AV等三相驱动器。这些驱动器能够提供低能耗及低振动的工作,它们不要求霍尔传感器,因而能够减小电机尺寸。软启动功能使它们能够稳定地安静启动。LV8804FV、LV8805SV集成的软开关功能实现极为安静的电机工作。此外,锁保护功能用于在电机异常停转时关闭输出,因而保护驱动器。
阻尼器用于起缓冲作用,当作用点运动很慢时,几乎没有阻力,而在作用点运动较快时阻力就明显增大,广泛用于电冰箱和洗衣机等应用。安森美半导体用于电冰箱阻尼器的电机驱动器包括LB1948M和LV8548M等。这些器件提供高击穿电压、高能效、低待机电流及变速控制等关键特性。
常见的房间空调包括室内机及室外机等不同组成部分。空调室内机通常使用2个电机,其中1个用于风扇,另一个用于百叶窗,以控制房间内的气流;室外机通常使用3个电机,用于压缩机、风扇及阀。更高端型号还有辅助风扇。
1)直流风扇电机
室内机和室外机都会用到直流风扇,需要驱动3相BLDC风扇电机。风扇电机的驱动电压可达250V,设计要求采用600V器件,以确保足够强固,能够处理噪声尖峰问题。其中,室内机使用1.0A的风扇。较大的分体式空调则使用2.0A风扇。室外机使用3.0A的风扇。
安森美半导体为直流风扇电机提供由LV8136V预驱动器IC和STK611-7xx或STK5C4系列三相风扇电机混合集成电路(HIC)构成的驱动方案。此方案提供高压、大电流(1A/2A/3A)驱动,能效高,工作安静,元器件数量少,集成多种保护特性,提供更高可靠性。省电模式还使待机电流几乎为零。
2)用于压缩电机和风扇电机的IPM
安森美半导体为空调的压缩电机及风扇电机驱动提供STK551-xxx系列、STK554-xxx系列和STK5C47xxx系列的3相变频器IPM,以及结合升压功率因数校正(PFC)和3相变频器的STK57F-3xx系列二合一IPM产品,提供多种应用优势。以STK57F-3xx系列IPM产品为例,由于将PFC和3相变频器合二为一,不仅提供高能效电路,还大幅减少元器件数量,节省PCB占用空间,缩短开发时间,降低组装成本,加快上市进程。