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无散热器,效率可达98.5%的高压BLDC电机驱动器


  来源: 21IC中国电子网 时间:2018-11-23 编辑:思杨
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近年来,BLDC(无刷直流电机)应用持续增加,空调、制冷/制湿型家电、电风扇,工业用泵等都是BLDC的典型应用场合。据IHS的统计,即便是最传统的空调应用,从2018年到2023年,复合年增长率也高达8%,而对于工业用泵、制冷家电、电风扇等,复合年增长率更达到两位数,为15-20%。BLDC电机应用的快速增长,带来了对驱动的一些新型要求和挑战。目前,市场上多采用的IPM(Intelligent Power Module)模块方式无论在效率、智能控制、可靠性方面都已不能满足市场需求。为此,PI公司推出了一款集成半桥电路(IHB)的电机驱动器IC产品BridgeSwitch,能实现极高的效率,可省去散热片,大幅缩减软件认证时间及成本。

PI资深技术培训经理阎金光先生介绍说,PI公司多年深耕于高压集成电路高能效电源转换领域,具有丰富的经验积累,正是看到了BLDC驱动市场存在的这些不足和空缺,推出了BridgeSwitch系列产品。

 

 

BridgeSwitch IC内部集成了两个性能加强的FREDFET(具有快恢复外延型二极管的场效应晶体管)分别用于半桥电路的上管和下管,且具有无损耗的电流检测功能,可使300W以内的无刷直流(BLDC)电机驱动器应用中的逆变器转换效率达到98.5%。众所周知,效率方面很小的改善对节能也有显著的影响,据阎金光先生介绍,逆变器效率每提升1%,发热就会降低33%,因此,IHB驱动器所提供的优异效率和分布式散热方法可省去散热片,有助于降低系统成本和重量。由于具有集成无损耗电流检测、总线电压检测和系统级过温检测等特性,因此该器件系列非常适合家电中的BLDC电机驱动应用。BridgeSwitch器件适合冰箱压缩机、暖通空调系统风扇以及其他家用和轻型商用泵、风扇和风机。

 

 

阎金光先生指出,BridgeSwitch IC在几个方面具有特别突出的优势,一是利用了性能优化的体二极管使得开关效率最大化,将开关损耗降到最低,同时大大降低了EMI。二是自供电方式,BridgeSwitch IC是目前首款采用自供电方式的IC,这样做的好处是简化了外部辅助供电电源的设计,从而降低系统元件数目。三是散热方式,BridgeSwitch IC采用独特的集成半桥臂电路结构,将热量均分于各器件封装上,避免了IPM模块产生的局部集中发热现象,高效的散热设计省去了散热器,节省了系统成本。四是灵活智能的保护和监控特性,BridgeSwitch IC可以提供过流、欠压、过压及过温保护,并且还能将各种逆变器内部出现的故障以代码方式通过故障总线报告给系统MCU,从而智能地对故障做出分析以便采取进一步行动。例如,对于过压保护,一般设定一个阈值即可,而对于欠压,在某些应用中需要电机能够降速运转,MCU往往需要多个欠压阈值信息以便进行速度控制,而BridgeSwitch恰恰能够满足此类应用的需要,单个器件即可提供多达四档的欠压阈值信息。所有这些信息,客户都可以通过外部电阻的阻值进行人为设定。

另外,相比传统方案,BridgeSwitch IC还可以帮助用户降低安规认证的时间和成本。阎金光先生指出说,目前传统方案中一些包含保护特性的软件需要满足Class B认证要求,认证费用昂贵并且耗时较长,而BridgeSwitch IC采用了内建的以硬件方式实现的过流保护,同时可以分别对半桥臂中的上管和下管流限进行设定,具有逐周期的过流保护特性,因而无需软件完成类似的保护功能,这样大大简化了软件开发成本和相应的认证成本。

 

 

BridgeSwitch IC可以支持各种电机控制算法,例如, 磁场定向控制(FOC)、正弦控制以及提供有传感器和无传感器检测的梯形控制算法,目前推出了三款参考设计,针对的功率范围从40W和300W,满载效率可达到94%-98%。

关键词:制冷 驱动 电机    浏览量:3321

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