IHS的市場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示，無(wú)刷電機(jī) （BLDC） 因?yàn)橛兄谠黾与娮釉O(shè)備的可靠性和耐用性，在HVAC、電動(dòng)汽車(chē)、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(hù)在選擇產(chǎn)品的時(shí)候非?？粗泄?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(mǎn)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(zhuān)門(mén)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?xún)?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(xiàn)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。”

Power Integrations公司技術(shù)培訓(xùn)工程師閻金光

實(shí)現(xiàn)硬件保護(hù)，智能化程度更高

BridgeSwitch驅(qū)動(dòng)器架構(gòu)

客戶(hù)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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B(niǎo)ridgeSwitch采用的每個(gè)器件當(dāng)中僅集成兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的IHB架構(gòu)可以更加易于滿(mǎn)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(xiàn)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(kāi)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(mǎn)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(kāi)短路故障，還可以在系統(tǒng)層面監(jiān)測(cè)母線(xiàn)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(kāi)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(lài)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B(niǎo)ridgeSwitch將很多故障保護(hù)以?xún)?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?chē)娐?，?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。