【導讀】無刷電機（BLDC）能效更高、動態(tài)性能更出色和運行噪聲更低，已成為電機驅(qū)動設計的必然趨勢，但與此同時，高壓電機IPM模塊存在散熱等許多問題，需要采用新的逆變器驅(qū)動IC進行替代。無刷電機——巨大增量市場由于世界各國不斷關(guān)注節(jié)能問題，使節(jié)能型消費類產(chǎn)品的需求持續(xù)上升，尤其是電冰箱、洗衣機和空調(diào)等白家電產(chǎn)品。
除了節(jié)能，白家電設計的挑戰(zhàn)包括尺寸、散熱、可靠性、噪聲及外觀設計等。而這些都與電機技術(shù)息息相關(guān)，深耕于高壓集成電路高能效電源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的知名公司Power Integrations公司發(fā)布BridgeSwitch™集成半橋電路(IHB)的電機驅(qū)動器IC產(chǎn)品系列。BridgeSwitch IC內(nèi)部集成了兩個性能加強的FREDFET（具有快恢復外延型二極管的場效應晶體管）分別用于半橋電路的上管和下管，且具有無損耗的電流檢測功能，可使300 W以內(nèi)的無刷直流(BLDC)電機驅(qū)動器應用中的逆變器轉(zhuǎn)換效率達到98.5%。
IHB驅(qū)動器所提供的優(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。由于具有集成無損耗電流檢測、總線電壓檢測和系統(tǒng)級過溫檢測等特性，因此該器件系列非常適合家電中的BLDC電機驅(qū)動應用。BridgeSwitch器件適合冰箱壓縮機、暖通空調(diào)系統(tǒng)風扇以及其他家用和輕型商用泵、風扇和風機。
PI的半橋電機驅(qū)動電路特別適用于家用電器30-300W直流電機應用，其智能高效，內(nèi)置硬件電路保護，可大幅節(jié)省外圍電路成本。該半橋驅(qū)動器能替代傳統(tǒng)的IPM模塊，能更安全地驅(qū)動電機負載，也因為其高效及分布式散熱方式，從而可以做到無需散熱片的電機驅(qū)動設計。從芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)講，該驅(qū)動器有自供電能力，因而可以無需外部電源提供驅(qū)動供電，而且每個半橋均可進行外部電路配置，根據(jù)需要進行相應的保護配置。該半橋驅(qū)動IC有4個顯著特點：
● 驅(qū)動效率高，實現(xiàn)無需散熱片的設計
● 智能化，具備完善硬件故障保護及故障匯報功能
● 芯片集成度高，減少外圍器件，節(jié)省成本
● 適合任何類型電機及控制算法應用
BridgeSwitch IC中所使用的600 V FREDFET集成了快速超軟恢復體二極管。這有助于大幅降低開關(guān)損耗和減少噪聲的產(chǎn)生，從而簡化系統(tǒng)級EMC設計。這款新的高壓自供電半橋電機驅(qū)動器IC還具有內(nèi)置的器件保護和系統(tǒng)監(jiān)測特性，同時具備一個可靠的單線接口用以進行工作狀態(tài)的更新，在電機微處理器和多達三個BridgeSwitch器件之間進行通信。
每個BridgeSwitch器件的上管和下管限流點都可以單獨進行設定，這樣無需微處理器及相關(guān)外圍電路在電機繞組開路或短路情況下提供整個系統(tǒng)的保護。集成的無損耗電流監(jiān)測特性可提供基于硬件的電機故障保護，有助于簡化電機故障保護機制，從而滿足IEC60335-1和IEC60730-1要求。
高級產(chǎn)品營銷經(jīng)理Cristian Ionescu-Catrina表示：“我們重新審視了迅猛增長的BLDC市場所面臨的挑戰(zhàn)，以及全球范圍內(nèi)日益嚴格的節(jié)能標準和法規(guī)，于是推出了既可實現(xiàn)能源和空間節(jié)省，又能精簡BOM的創(chuàng)新解決方案。新方案不僅能輕松符合安全標準，還能簡化電路和縮短開發(fā)時間。”
新器件的其他特性包括高達20 kHz的PWM工作頻率，同時還提供反映精確、實時FREDFET漏極電流大小的小信號輸出，其幅值與電機繞組的正向電流成鏡像關(guān)系。其安全特性包括兩級器件過溫檢測、下管和上管逐周期電流限流以及直流總線過壓和欠壓保護及報告。新器件可兼容所有常見的控制算法 – 磁場定向控制(FOC)、正弦控制以及提供有傳感器和無傳感器檢測的梯形控制算法，關(guān)于這三種控制模式請參見參考設計DER-654、DER-653和DER-749。BridgeSwitch采用薄型表面貼裝式InSOP-24C封裝，其爬電距離大于3.2 mm，可通過兩個裸焊盤實現(xiàn)使用PCB進行散熱。
PI提供的樣板可以適應任何BLDC電機控制算法，能配合主流MCU指令集，適合梯形波、正弦波和FOC控制方式。
BridgeSwitch半橋驅(qū)動IC使得具有電機的家電應用更加易于滿足節(jié)能標準，同時其可靠的硬件方式保護特性及故障匯報機制使得電機應用的可靠性大大提高。
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