關鍵詞： 電機驅動 , 電冰箱 , 空調 , 洗衣機 , 烘干機

隨著消費者的節能環保觀念越來越強，對高能效家電產品的需求也越來越多。尤其在各國政府頒布新的白家電能效標準之后，家電行業的準入門檻大幅提高，提高家電產品能效的需求越來越迫切。如何設計高能效家電產品已經成為家電廠商亟需解決的問題。

家電中通常要使用多種不同的電機來控制不同功能。電機包括交流(AC)電機和直流(DC)電機。其中DC電機包括有刷直流電機和無刷直流(BLDC)電機。BLDC電機分旋轉電機和步進電機，具有顯著的節能、低噪聲和優異變速性能等特性，廣泛應用于電冰箱、空調及洗衣機等家電應用。

設計人員要設計高能效的家電產品，就需要在設計中選擇高能效的電源轉換及電機驅動/控制方案。安森美半導體積推動高能效創新，提供寬廣陣容的產品及方案。本文將分析家電中的電機應用，并介紹安森美半導體應用于典型家電產品的電機驅動及控制方案。

家電應用要求及設計挑戰

針對家電中的不同電機應用對電壓及電流范圍的不同要求，安森美半導體提供寬廣陣容的高能效電機驅動/控制方案，支持最高電壓達600 V，最大電流達50 A。這些電機驅動器包括4種，分別是12 V BLDC電機驅動器、24 V BLDC電機驅動器、3相 BLDC驅動器控制器(驅動電壓達240 V)及600 V或更高電壓BLDC電機驅動器。

除了要匹配不同的電壓/電流要求，工程師在家電應用設計的另一共同挑戰是能耗問題。例如，如果風扇驅動器的電路板內置，就會產生熱量及并要求消耗額外的電能來把它冷卻。因此，工程師可能會同時要求高能效及具強力冷卻功能的電機。

2015-4-13 10:41:17 上傳

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圖1：用于家電的電機驅動器/控制器電壓/電流范圍概覽。

此外，用戶要求家電產品減小電機產生的惱人噪聲，希望有舒適寧靜的使用體驗。因此，工程師要選擇產生更低噪聲的電機。有些家電如電冰箱，由于用戶的居住空間有限，他們會青睞體積小巧的電冰箱。這趨勢導致工程師采用更小的電機以優化占用空間。由于家電要求采用高壓電源來驅動，耐用性、安全性及可靠性很重要。

用于典型家電應用的電機驅動器方案

1. 電冰箱
據統計，高檔電冰箱中使用的電機最多，可能達5個或更多，典型應用包括阻尼器、風扇、制冰機、壓縮機、氣流調節及冷卻流泵等。最基礎功能的電冰箱也有壓縮電機和冷卻流泵。較高端的產品使用風扇及阻尼器，利用電機進行氣流調節。制冰機可能使用2個電機，一個用于出冰，另一個用于清空制冰托盤。

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圖2. 電冰箱中的電機應用

1) 壓縮機驅動
所有的電冰箱都有壓縮機。最新的壓縮機使用工作電壓為600 V的BLDC電機設計，要求電機驅動器具有高擊穿電壓、高能效及高可靠性。針對壓縮機電機驅動應用，建議使用安森美半導體用于3相電機控制的智能功率模塊(IPM)，如單分流電阻型的STK551U362A-E(10 A)、STK531U369A-E (10A) 和STK531U394A-E (15 A)，以及三分流電阻型的STK554U362A-E(10A) 和 STK534U342C-E(5A)。

這些IPM使用安森美半導體獨特的絕緣金屬基板技術(IMST®)，在鋁板也就是在金屬基板上搭建電子電路，使多種元件能夠封裝在同一個模塊IC中，包括電阻和電容等分立無源元件、二極管和晶體管等分立有源元件，以及更復雜的IC或專用集成電路(ASIC)，如門極驅動器、數字信號處理器(DSP)、邏輯元件等。IMST也能使功率輸出電路、控制電路及其外圍電路貼裝在相同基板上。這些IPM提供高能效、高可靠性及高安全性，跟采用分立元件實現的大電流設計相比，能幫助大幅減少元件數量，減小電路板占用空間，降低系統總成本，減少散熱及提升可靠性。

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