洗衣機問世一百多年以來已成為絕大多數家庭必備的白色家電之一，擁有年銷售額超千億美元的龐大市場。伴隨著控制技術的不斷演進，家用洗衣機已經實現了全自動化，并且開始全面邁向智能化時代。洗衣機目前將繼續沿著大容量、高端化、智能化、細分化等方向發展，滿足不同消費者的多元化需求。

洗衣機的市場需求

根據市場分析，大容量洗衣機（10公斤以上）和高端洗衣機的銷售占比將會逐步提升；智能化洗衣機將實現更多的人工智能和物聯網功能，提升用戶的便捷性和舒適性。此外，細分化洗衣機將針對不同的場景和人群，滿足用戶的個性化需求。基于這些趨勢，洗衣機系統解決方案需要在電機驅動能力、系統穩定性以及整機的能效比等方面不斷進行升級。

東芝的整體解決方案

東芝通過對洗衣機整體系統的設計分析，充分理清系統所需的功能，基于東芝豐富的電子元器件產品，面向洗衣機客戶提供全面的設計解決方案。圖1所示是東芝可以為客戶提供的全面洗衣機解決方案總方框圖，該解決方案涵蓋了東芝眾多面向洗衣機應用的電子元器件。

圖1東芝洗衣機方案總方框圖

在不同的細分部分，東芝也給出了兼具性能和經濟優勢的提案，我們今天就帶大家詳細了解部分核心功能單元的解決方案。

AC-DC轉換電路

圖2AC-DC轉換電路示意

AC-DC轉換電路是白色家電最基本的單元，如圖2所示的方案中，高壓MOSFET適用于AC-DC轉換器原邊的開關，在原邊和副邊之間接入了具有高電流傳輸比的光電耦合器以實現原副邊之間的電氣隔離，提高電路的安全性可靠性和穩定性。此外，低紋波噪聲LDO穩壓器可為后續電路提供穩定的電壓輸出。東芝的解決方案的特點包括了適用于高效率電源的DTMOSⅣ系列MOSFET（TK31N60W／TK28A65W／TK20A60W5），其RonA的品質因數相比前代產品降低了30%，提高了電源效率，有助于電路系統的小型化，同時，高電流傳輸比和高工作溫度晶體管輸出光電耦合器使設計變得容易，并且該方案為電源提供低噪音小型表面安裝LDO電源調節器，包括了東芝的TCR15AG／TCR13AG／TCR8BM／TCR5BM／TCR5RG／TCR3RM／TCR3U／TCR2L／TAR5系列，覆蓋了從通用型到小型封裝的豐富產品陣容，有助于實現不受電池波動影響的穩定電源。

主電機驅動單元

東芝面向洗衣機應用的電機驅動解決方案根據具體需要有不同的結構，包括了MCU（控制器）與柵極驅動IC和IPM組合的主電機驅動電路方案，MCU（控制器）與柵極驅動IC和MOSFET組合的主電機驅動電路解決方案，以及結合MCD（控制器）和高電壓IPD的水泵電機驅動電路解決方案。具體電路結構如圖3所示。基于此電路結構，東芝提供了適用于水泵直流無刷電機驅動高壓IPD；適用于驅動電機的反向恢復時間短的MOSFET（DTMOSⅣ系列MOSFET），其高電流傳輸比和高工作溫度使設計變得容易；晶體管輸出光電耦合器（TLP383／TLP293／TLP38）用于系統的電氣隔離，通過使用直流無刷電機控制器（MCU東芝M4K／M470／M37系列）可以輕松控制3相直流無刷電動機。

圖3兩種主電機驅動電路方案

通信單元和傳感器單元

聯網功能成為越來越多洗衣機的標配，智能化洗衣機離不開與外界的無線通信，在通信單元中（如圖4所示），低容量型TVS二極管（如東芝的DF2B7ASL／DF2S6P1CT／DF2B5M4SL／DF2B6M4SL）適用于天線的ESD保護，通過吸收靜電避免電路故障并且對RF信號傳輸影響很小。而智能化的另一個重要功能是高精度傳感器單元提供的運行狀態反饋，傳感器單元（如圖5所示）正在發揮著越來越重要的作用，在傳感器單元中，除了高精度傳感器和控制MCU（傳感模塊需要選擇M3H系列MCU）之外，運算放大器（如東芝的TC75S102F／TC75S67TU）用以放大檢測到的極低信號，不過它需要保持低功耗的同時提供低噪聲特性，從而提升最優化系統的性能。

圖4通信單元

圖5傳感器單元

人機交互單元（按鍵與觸摸屏）

人機交互也是洗衣機不可缺少的功能單元，根據不同檔次洗衣機的設計要求，需要提供帶按鍵和LED的操作電路或者是帶觸摸屏的操作電路，如圖6和圖7所示。在帶按鍵和LED的操作電路中，低損耗晶體管陣列適用于驅動操作單元中的LED或觸摸屏，東芝提供了DMOS FET大電流高效驅動IC TBD62003AFWG／TBD62083AFG／TBD62064AFG用以實現相應的功能。此外，人機交互操作需要通用內核MCU確保簡單的軟件開發，東芝的M3H系列MCU是不二之選。

圖6帶按鍵和LED的操作電路

圖7帶觸摸屏的操作電路

為了迎合洗衣機市場發展的需求，東芝的洗衣機電路解決方案提供了更安靜、更高效的電機，并且時刻將系統的功耗更低和電路板小型化作為開發解決方案的重要參考因素，借助東芝廣泛的產品線可以為客戶提供靈活且多元化的洗衣機系統設計解決方案。