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安森美半导体电机驱动计划满意家电使用的更高能效要求

随着消费者的节能环保观念越来越强,对高能效家电产品的需求也越来越多。尤其在各国政府颁布新的白家电能效标准之后,家电行业的准入门槛大幅提高,提高家电产品能效的需求越来越迫切。如何设计高能效家电产品已经成

跟着顾客的节能环保观念越来越强,对高能效家电产品的需求也越来越多。尤其在各国政府公布新的白家电能效规范之后,家电行业的准入门槛大幅进步,进步家电产品能效的需求越来越火急。怎么规划高能效家电产品已经成为家电厂商亟需处理的问题。

家电中一般要运用多种不同的电机来操控不同功用。电机包含沟通(AC)电机和直流(DC)电机。其间DC电机包含有刷直流电机和无刷直流(BLDC)电机。BLDC电机分旋转电机和步进电机,具有显着的节能、低噪声和优异变速功用等特性,广泛运用于电冰箱、空调及洗衣机等家电运用。

规划人员要规划高能效的家电产品,就需求在规划中挑选高能效的电源转化及电机驱动/操控计划。安森美半导体积推进高能效立异,供给广大阵型的产品及计划。本文将剖析家电中的电机运用,并介绍安森美半导体运用于典型家电产品的电机驱动及操控计划。

家电运用要求及规划应战

针对家电中的不同电机运用对电压及电流规模的不同要求,安森美半导体供给广大阵型的高能效电机驱动/操控计划,支撑最高电压达600V,最大电流达50A。这些电机驱动器包含4种,分别是12V BLDC电机驱动器、24V BLDC电机驱动器、3相BLDC驱动器操控器(驱动电压达240V)及600V或更高电压BLDC电机驱动器。

除了要匹配不同的电压/电流要求,工程师在家电运用规划的另一一起应战是能耗问题。例如,假如电扇驱动器的电路板内置,就会发生热量及并要求耗费额定的电能来把它冷却。因此,工程师或许会一起要求高能效及具强力冷却功用的电机。

图1:用于家电的电机驱动器/操控器电压/电流规模概览。

此外,用户要求家电产品减小电机发生的恼人噪声,期望有舒适安静的运用体会。因此,工程师要挑选发生更低噪声的电机。有些家电如电冰箱,因为用户的寓居空间有限,他们会喜爱体积细巧的电冰箱。这趋势导致工程师选用更小的电机以优化占用空间。因为家电要求选用高压电源来驱动,耐用性、安全性及牢靠性很重要。

用于典型家电运用的电机驱动器计划

1.电冰箱

据统计,高级电冰箱中运用的电机最多,或许达5个或更多,典型运用包含阻尼器、电扇、制冰机、紧缩机、气流调理及冷却流泵等。最根底功用的电冰箱也有紧缩电机和冷却流泵。较高端的产品运用电扇及阻尼器,运用电机进行气流调理。制冰机或许运用2个电机,一个用于出冰,另一个用于清空制冰托盘。

图2. 电冰箱中的电机运用

1) 紧缩机驱动

一切的电冰箱都有紧缩机。最新的紧缩机运用作业电压为600 V的BLDC电机规划,要求电机驱动器具有高击穿电压、高能效及高牢靠性。针对紧缩机电机驱动运用,主张运用安森美半导体用于3相电机操控的智能功率模块(IPM),如单分流电阻型的STK551U362A-E(10A)、STK531U369A-E(10A)和STK531U394A-E(15A),以及三分流电阻型的STK554U362A-E(10A)和STK534U342C-E(5A)。

这些IPM运用安森美半导体共同的绝缘金属基板技能(IMST),在铝板也就是在金属基板上建立电子电路,使多种元件可以封装在同一个模块IC中,包含电阻和%&&&&&%等分立无源元件、二极管和晶体管等分立有源元件,以及更杂乱的IC或专用集成电路(ASIC),如门极驱动器、数字信号处理器(DSP)、逻辑元件等。IMST也能使功率输出电路、操控电路及其外围电路贴装在相同基板上。这些IPM供给高能效、高牢靠性及高安全性,跟选用分立元件完成的大电流规划比较,能协助大幅削减元件数量,减小电路板占用空间,下降体系总本钱,削减散热及提高牢靠性。

图3:安森美半导体智能功率模块(IPM)选用IMST将多种元器材封装为模块。

2) 主动制冰机驱动

电冰箱主动制冰机运用有刷电机,一项功用是敞开和封闭用于填充托盘的供给阀,另一项功用是一旦水结冰就翻转托盘。这两个功用都可以运用H桥电机驱动器来完成。安森美半导体供给用于主动制冰机电机驱动的器材包含LB1948MC和LV8548MC等。这些器材供给高击穿电压、高能效和变速操控等要害特性。其间,LB1948MC是2通道、12V低饱满电压驱动、正向/反向电机驱动器,选用强固的击穿规划,在待机形式下的电流耗费为零。LV8548MC是单低导通阻抗DMOS驱动器,励磁形式包含满步及半步等,供给不同的步幅调理;这器材的导通阻抗仅为1Ω,协助提高能效;待机形式下的电流耗费相同为零,供给低能耗作业。

3) 通风电机

关于电冰箱而言,经过风机通风来排热是重要功用,要求电机驱动器具有安静驱动、高能效及变速操控等特性。安森美半导体供给运用于电冰箱通风的立异、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。这些驱动器可以供给低能耗及低振荡的作业,它们不要求霍尔传感器,因此可以减小电机尺度。软发动功用使它们可以稳定地安静发动。LV8804FV、LV8805SV集成的软开关功用完成极为安静的电机作业。此外,锁维护功用用于在电机反常停转时封闭输出,因此维护驱动器。

图4:安森美半导体用于电冰箱的电机驱动及其它产品阵型。

4) 阻尼器

阻尼器用于起缓冲作用,当作用点运动很慢时,简直没有阻力,而在作用点运动较快时阻力就显着增大,广泛用于电冰箱和洗衣机等运用。安森美半导体用于电冰箱阻尼器的电机驱动器包含LB1948MC和LV8548MC等。这些器材供给高击穿电压、高能效、低待机电流及变速操控等要害特性。

2. 空调

常见的房间空调包含室内机及室外机等不同组成部分。空调室内机一般运用2个电机,其间1个用于电扇,另一个用于百叶窗,以操控房间内的气流;室外机一般运用3个电机,用于紧缩机、电扇及阀。更高端类型还有辅佐电扇。

1) 直流电扇电机

室内机和室外机都会用到直流电扇,需求驱动3相BLDC电扇电机。电扇电机的驱动电压可达250 V,规划要求选用600 V器材,以保证满足强固,可以处理噪声尖峰问题。其间,室内机运用1.0 A的电扇。较大的分体式空调则运用2.0 A电扇。室外机运用3.0 A的电扇。

图5:空调中的电机运用。

安森美半导体为直流电扇电机供给由LV8136V预驱动器IC和STK611-7xx或STK5C4系列三相电扇电机混合%&&&&&%(HIC)构成的驱动计划。此计划供给高压、大电流(1A/2A/3A)驱动,能效高,作业安静,元器材数量少,集成多种维护特性,供给更高牢靠性。省电形式还使待机电流简直为零。

2) 用于紧缩电机和电扇电机的IPM

安森美半导体为空调的紧缩电机及电扇电机驱动供给STK551-xxx系列、STK554-xxx系列和STK5C4Uxxx系列的3相变频器IPM,以及结合升压功率因数校对(PFC)和3相变频器的STK57F-3xx系列二合一IPM产品,供给多种运用优势。以STK57F-3xx系列IPM产品为例,因为将PFC和3相变频器合二为一,不只供给高能效电路,还大幅削减元器材数量,节约PCB占用空间,缩短开发时刻,下降拼装本钱,加速上市进程。

图6.安森美半导体用于空调的二合一变频器智能功率模块(IPM)。

3. 洗衣机及烘干机

洗衣机要求选用电机来驱动筒、水泵以及各种泵,烘干机需求电机来驱动筒及鼓风机。

图7. 洗衣机/烘干机中的电机运用。

1) 筒驱动

在洗衣机内部,筒驱动器是最大的电机,一般电流在10A规模。安森美半导体用于3相BLDC电机驱动器的IPM是用于筒驱动的最先进产品系列,契合高能效、安静驱动、极佳散热、强固及牢靠作业等要求。这些IPM包含单分流电阻型的STK551U362A-E(10A)、STK531U369A-E(10A)和STK531U394A-E(15A)以及三分流电阻型的STK554U362A-E(10A)和STK534U342C-E(5A)。

2) 供水及排水泵

供水及排水泵要求高能效及变速驱动等要害特性。安森美半导体的LB11920和LB1975选用直接PWM操控,供给高能效,用于这类三相BLDC电机驱动运用。这些器材的PWM占空比可以选用IC输入来操控,合适从9.5V至30V的宽作业电压规模。

3) 阻尼器

洗衣及烘干机运用中,阻尼器上要有一个电机来操控烘干机的气流。此阻尼器的要害要求跟电冰箱阻尼器相同,引荐运用LB1948MC、LB1909MC、LV8548MC和LV8549MC等高能效电机驱动器IC。以LB1948MC为例,这器材易于规划,待机电流简直为零。

4) 直流电扇

洗衣及烘干机中的鼓风机跟空调运用相似,主张运用LV8136V。这是一款PWM体系预驱动器IC,用于驱动3相无刷直流电机。因为选用PWM驱动,这%&&&&&%供给优化的能效及低噪声。

总结:

安森美半导体活跃推进高能效立异,供给运用于家电的完好计划,包含电源、电机驱动、用户接口、通讯、丈量等。本文要点介绍了安森美半导体运用于电冰箱、空调、烘干及洗衣机等家电的电机驱动及操控器以及高集成度的智能功率模块(IPM)计划,协助规划人员针对详细运用挑选合适的产品,规划出高能效、高牢靠性及静音作业的家电。

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