白家电：电机驱动及控制方案简介

电机是家电的核心组成部分：其中高档电冰箱中使用的电机达5个或更多，用于阻尼器、风扇、制冰机、压缩机、气流调节及冷却流泵等；空调室内机通常使用2个电机用于风扇和百叶窗，室外机通常使用3个电机用于压缩机、风扇及阀；洗衣机要求采用电机来驱动筒、水泵以及各种泵；烘干机需要电机来驱动筒及鼓风机。因此，在设计中采用高能效的电源转换及电机驱动/控制方案是设计出高能效家电产品的关键。本文将介绍安森美半导体几款典型应用于白家电产品的电机驱动及控制方案。

家电应用要求及设计挑战

1.减小体积

消费者越来越青睐体积小巧的电冰箱的趋势，导致工程师采用更小的电机以优化占用空间。

2.降低能耗

能耗问题是工程师们在家电应用设计中的一大共同挑战。例如，如果风扇驱动器的电路板内置，就会产生热量及并要求消耗额外的电能来把它冷却。因此，工程师可能会同时要求高能效及具强力冷却功能的电机。

3.静音驱动

实现静音驱动是工程师的一大目标，以减小家电产品中电机产生的恼人噪声，为消费者带来舒适宁静的使用体验。

4.宽电压/电流范围

家电中的不同电机应用对电压及电流范围有不同的要求。

此外，由于家电要求采用高压电源来驱动，耐用性、安全性及可靠性也很重要。

用于白家电的典型的电机驱动器方案

安森美半导体是电机控制领域的关键供应商，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600 V，最大电流达50 A，包括12 V无刷直流（BLDC）电机驱动器、24 V BLDC电机驱动器、3相BLDC电机驱动器控制器（驱动电压达240 V）及600 V或更高电压BLDC电机驱动器，帮助工程师能设计出更高能效、更安静工作、占位面积更少的方案用于对电机的电压范围及电流范围有不同要求的冰箱、空调、洗衣机及烘干机等白家电应用。

图1. 用于白家电的电机驱动器/控制器电压/电流范围概览

1. IPM及二合一IPM

安森美半导体提供的3相电机控制的智能功率模块（IPM），如单分流电阻型的STK551U362A-E（10 A）、STK531U369A-E （10A） 和STK531U394A-E （15 A），以及三分流电阻型的STK554U362A-E（10A） 和 STK534U342C-E（5A），能满足高击穿电压、高能效及高可靠性的要求，是用于驱动电冰箱和空调压缩机、空调风扇电机及洗衣机筒驱动的理想选择。

图2. 安森美半导体智能功率模块（IPM）采用IMST将多种元器件封装为模块

3. 无传感器型电机驱动器

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、高能效的三相驱动器，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。

4. 预驱动器IC + 混合IC

空调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250 V，设计要求采用600 V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1.0 A的风扇。较大的分体式空调则使用2.0 A风扇。室外机使用3.0 A的风扇。

安森美半导体为直流风扇电机提供由LV8136V(＄2.4576)预驱动器IC和STK611-7xx或STK5C4(＄9.8050)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（1 A/2 A/3 A）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。

由于洗衣及烘干机中的鼓风机跟空调应用类似，也可采用LV8136V以提供优化的能效及低噪声。

5.直接PWM控制三相BLDC电机驱动器

安森美半导体的LB11920(＄3.7700)和LB1975(＄4.8870)采用直接PWM控制，用于要求高能效及变速驱动的洗衣机供水及排水泵的三相BLDC电机驱动应用。这些器件的PWM占空比能够采用IC输入来控制，适合从9.5 V至30 V的宽工作电压范围。

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