24
IHS 的市場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示，無(wú)刷電機(jī)?(BLDC) 因?yàn)橛兄谠黾?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E7%94%B5%E5%AD%90%E8%AE%BE%E5%A4%87/">電子設(shè)備的可靠性和耐用性，在 HVAC、電動(dòng)汽車、白色家電和工業(yè)應(yīng)用中的使用越來(lái)越廣泛。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，用戶在選擇產(chǎn)品的時(shí)候非常看中節(jié)能指標(biāo)。在電機(jī)控制中所使用的逆變器對(duì)節(jié)能起著關(guān)鍵作用，其效率很小的改善會(huì)給節(jié)能帶來(lái)較大的影響。
以輸入功率為 260W 來(lái)計(jì)算，在逆變器效率是 97%的情況下，功耗是 7.8W，如果逆變器效率提高到 98%，功耗就降低到 5.2W，可以看出，逆變器效率提升 1%，發(fā)熱可以降低 33%。在滿足高效節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的前提下，“舊有”產(chǎn)品中節(jié)省的功耗可以用來(lái)增加新的功能。
Power Integrations 專門針對(duì)無(wú)刷電機(jī)應(yīng)用推出了 BridgeSwitch 集成半橋電路(IHB)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 IC 產(chǎn)品系列。其技術(shù)培訓(xùn)工程師閻金光介紹，“BridgeSwitch IC 內(nèi)部集成了兩個(gè)性能加強(qiáng)的 FREDFET（具有快恢復(fù)外延型二極管的場(chǎng)效應(yīng)晶體管），分別用于半橋電路的上管和下管，且具有無(wú)損耗的電流檢測(cè)功能，可使 300W 以內(nèi)的無(wú)刷直流(BLDC)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用中的逆變器轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 98.5%。IHB 驅(qū)動(dòng)器所提供的優(yōu)異效率和分布式散熱方法可省去散熱片，有助于降低系統(tǒng)成本和重量。由于具有集成無(wú)損耗電流檢測(cè)、總線電壓檢測(cè)和系統(tǒng)級(jí)過(guò)溫檢測(cè)等特性，因此該器件系列非常適合家電中的 BLDC 電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用?！?/p>
Power Integrations 公司技術(shù)培訓(xùn)工程師閻金光
BridgeSwitch 驅(qū)動(dòng)器架構(gòu)
客戶在進(jìn)行無(wú)刷電機(jī)控制設(shè)計(jì)時(shí)一般會(huì)采用 IPM（智能功率模塊），IPM 通常將六個(gè)開關(guān)器件及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路集成在一個(gè)單一封裝當(dāng)中，開關(guān)器件通常是 IGBT 或者 MOSFET。但是由于 IPM 采用的是單一封裝方式，外加集成了六個(gè)開關(guān)元件，因而其引腳數(shù)目相對(duì)受限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)過(guò)多的故障檢測(cè)、報(bào)警及與微處理器進(jìn)行通訊等諸多復(fù)雜的控制功能。而 BridgeSwitch 采用的每個(gè)器件當(dāng)中僅集成兩個(gè)開關(guān)管的 IHB 架構(gòu)可以更加易于滿足電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用所需的智能化要求。每個(gè) BridgeSwitch 器件均具有內(nèi)置的器件級(jí)故障保護(hù)和系統(tǒng)級(jí)監(jiān)測(cè)特性，同時(shí)具備一個(gè)可靠的單線接口用以進(jìn)行工作狀態(tài)的更新，使得控制電機(jī)運(yùn)行的微處理器可以和多達(dá)三個(gè) BridgeSwitch 器件之間進(jìn)行通信。每個(gè) BridgeSwitch 器件的上管和下管限流點(diǎn)都可以單獨(dú)進(jìn)行設(shè)定，這樣無(wú)需微處理器及相關(guān)外圍電路在電機(jī)繞組開路或短路情況下提供整個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)。集成的無(wú)損耗電流監(jiān)測(cè)特性可提供基于硬件的電機(jī)故障保護(hù)，從而可以簡(jiǎn)化電機(jī)故障保護(hù)機(jī)制，從而滿足 IEC60335-1 和 IEC60730-1 要求。
閻金光強(qiáng)調(diào)，“工程師在使用 BridgeSwitch 時(shí)，可以根據(jù)其引腳不同的連接方式來(lái)確定其自身的 ID，一旦某個(gè) IC 出現(xiàn)了故障，可以根據(jù)其 ID 來(lái)判斷是哪個(gè) IC 出現(xiàn)了故障，并將相應(yīng)的故障以代碼的方式發(fā)送給系統(tǒng)微處理器，由微處理器決定相應(yīng)的保護(hù)機(jī)制。因此故障檢測(cè)更智能化。另外，我們的產(chǎn)品具備全面的保護(hù)及監(jiān)控特性，即可以監(jiān)測(cè)自身的過(guò)流故障、過(guò)溫故障、引腳元件開短路故障，還可以在系統(tǒng)層面監(jiān)測(cè)母線電壓的過(guò)欠壓情況、系統(tǒng)層級(jí)的過(guò)溫故障也可以由 IC 實(shí)現(xiàn)保護(hù)。在一個(gè)三相電機(jī)的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用當(dāng)中，采用三個(gè) BridgeSwitch 器件可以使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多樣化的保護(hù)組合。”
BridgeSwitch 產(chǎn)品系列提供平臺(tái)式解決方案
硬件實(shí)現(xiàn)保護(hù)，降低軟件認(rèn)證升級(jí)成本
電機(jī)在故障情況下運(yùn)行有可能會(huì)帶來(lái)安全方面的問(wèn)題。因而國(guó)際上有很多安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)出現(xiàn)異常情況時(shí)電機(jī)的保護(hù)機(jī)制有所要求。例如，電機(jī)在其內(nèi)部繞組出現(xiàn)開路、短路或者內(nèi)部絕緣損傷造成繞組與電機(jī)外殼相連等情況下，均要求電機(jī)的控制系統(tǒng)做出相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，以防止對(duì)使用者造成的危害。在傳統(tǒng)的 IPM 逆變器架構(gòu)中，都是依賴軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。即故障狀態(tài)由外圍電路檢測(cè)，然后輸入至系統(tǒng) MCU，由 MCU 禁止輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至逆變器驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣就要求控制軟件必須通過(guò) Class B 認(rèn)證，這不僅增加了軟件的負(fù)擔(dān)，降低軟件代碼執(zhí)行效率，也需要額外的周邊外圍檢測(cè)電路，造成成本的增加。而 BridgeSwitch 將很多故障保護(hù)以內(nèi)部電路的硬件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣就大大減輕了軟件的負(fù)擔(dān)，并簡(jiǎn)化了周圍電路，節(jié)省了空間和成本。
在傳統(tǒng)使用軟件執(zhí)行保護(hù)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，如果電機(jī)控制軟件進(jìn)行升級(jí)，安規(guī)認(rèn)證機(jī)構(gòu)往往需要重新對(duì)軟件進(jìn)行驗(yàn)證，以保證其故障保護(hù)可靠性。而對(duì)于采用 OTA（空間下載）技術(shù)的軟件更新，還需要進(jìn)行額外的軟件完整性校驗(yàn)，不僅帶來(lái)認(rèn)證費(fèi)用增加，而且升級(jí)費(fèi)時(shí)。BridgeSwitch 采用的 IHB 架構(gòu)的硬件保護(hù)機(jī)制則更加安全可靠。即使電機(jī)控制軟件升級(jí)也無(wú)需擔(dān)心整個(gè)系統(tǒng)的故障保護(hù)機(jī)制受到影響。
綜上，相信 BridgeSwitch 的推出對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)保護(hù)的智能化會(huì)帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響，并對(duì)于無(wú)刷直流電機(jī)的可靠運(yùn)行，延長(zhǎng)家電使用壽命有所幫助。
與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)允許，不得轉(zhuǎn)載！
