抽油煙機的變頻升級

上周北方沙塵暴頻上熱搜，外部空氣污染越來越嚴重，所以空氣凈化器市場逐漸發展。而與之呼應的還有一類家電——抽油煙機，看似早已成熟，實際上發展空間仍大。空氣凈化器和抽油煙機是保護肺部的兩大利器，今天我們來看看抽油煙機是如何工作的，主要從抽油煙機的質量評價和未來發展展開討論。

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我國商務部在德國慕尼黑商品博覽會上引進由帥康公司生產的抽油煙機是我國第一臺抽油煙機，直到1984年，我國生產了第一臺自產的外排式抽油煙機。抽油煙機可以將爐灶燃燒的廢氣和烹飪過程中產生的對人體有害的油煙迅速捕走,減少污染,凈化空氣,并有M毒、防爆的安全保障作用。

抽油煙機幫助億萬家庭排除廚房的油煙危害，其使用效果一直是消費者的關注點。消費者關注比較高的是吸油煙機的空氣性能、噪聲、氣味降低度、油脂分離度等產品性能。此外，對于目前多為小高層的居住環境，公共煙道的風壓變化對油煙機的使用性能產生顯著性能，因此，還要講究有效風量（由海爾智家提出,?在測試油煙機的風量時，模擬居民住宅公共煙道的風壓變化對油煙機工作風量的影響）。

以上標準是抽油煙機的基本標準，傳統產品在整體設計和電機設計下功夫，追求精益求精也可達到。

電動機是吸油煙機的主要部件，是吸油煙機的動力裝置。其功率一般為180 - 220W,通常釆用單相電容運轉異步電動機（能防止機殼內、外之間的空氣循環的全封閉式電動機），繞組為銅芯高強度漆包線，轉子為鑄鋁，定子為矽鋼片。它具有不易腐蝕、運行平穩，使用壽命長等特點。電機作為抽油煙機的核心，在對抽油煙機進行升級設計時，需要尤其注意電機部分的應用。所以，在選擇電機驅動芯片時要注意要求。上海數明的SLM2101S 和 SLM2136S 成功地在油煙機中導入應用。

針對高壓MOSFET/IGBT驅動，SLM推出600V及200V兩個系列HVIC產品。該系列產品適用于電機驅動、伺服驅動器。伺服驅動器主要應用于高精度的定位系統，一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進行控制，實現高精度的傳動系統定位，目前是傳動技術的高端產品。伺服驅動在高端家電中多有應用。在高端家電中，目前已經出現了變頻抽油煙機。

雖然目前市場上抽油煙機產品的結構和造型漸趨完善,但普遍智能化水平低、耗能嚴重且適度差,抽油煙機轉速無法隨著油煙量的多少實時調節,工作時電機以一恒定功率運轉,造成大量電能浪費。隨著對家用電器消費觀念的不斷變化，消費者對抽油煙機的要求也越來越高。通常吸抽油煙機轉速靠人工調節，因此為了達到最佳排油效果及節能目的，往往需要使用者多次人工干預。因此，為了使抽油煙機可實現自動調速、降低噪音、解放人力并最大限度地節能，變頻油煙機應運而生。

抽油煙機變頻的目的是為了通過調整抽油煙機上的帶動風扇的電機轉速，進而根據油煙量的大小調整油煙抽吸的快慢。優良的調速和節能效果使得變頻抽油煙機在性能上明顯優越于傳統的抽油煙機，而變頻抽油煙機根據具體的變頻技術有不同的分類和性能特點。

變頻抽油煙機在實際應用中需要達到的要求：

1.能根據傳感器識別有無油煙，智能啟動和停止抽油煙機的抽吸而無需手動操作；

2.在炒、煎、炸時可根據油煙量的大小自動調節風量；

3.在燉、煲、蒸、煮時，自動調小抽吸速度以降低耗電量；

4.靜音特點讓用戶感覺不到電機運轉的噪音；f.較小體積的電機使得抽油煙機體積更小，同時降低成本。

變頻抽油煙機對電機采用矢量控制以實現變頻，控制中要用到各種數學變換；此外，如圖2還根據采集傳感器的數據，設計轉速控制器，通過采集水蒸氣、油煙量的濃度對廚房烹飪環境進行分析，確定所需排風量，進而以一介最適宜的轉速進行排煙，遲到節能降耗的目的。從這個過程中，可以看到變頻抽油煙機對于MCU性能和伺服精確性要求較高。MCU性能要求主要來源于對矢量控制方面數學變換的處理和對基于傳感器采集數據后的算法處理。

變頻抽油煙機對于電機驅動的要求是精準。那么我們來看看伺服電機的精確性體現在哪些方面呢？伺服是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進行控制。

位置和速度是依靠輸出波形控制電機。首先功率驅動單元通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進行整流，得到相應的直流電。經過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅動交流伺服電機。（功率驅動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程，整流單元(AC-DC)主要的拓撲電路是三相全橋不控整流電路。）

伺服電機使用SLM2101具有過壓保護、欠壓保護、直通防止及死區保護等功能。出于精度和效率的考慮，高端和低端驅動器需要具備高度匹配的時序特性，以便減少在半橋的第一個開關關閉，第二個開關開啟前的停滯時間。轉矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設定電機軸對外的輸出轉矩的大小，可以通過即時的改變模擬量的設定來改變設定的力矩大小，也可通過通訊方式改變對應的地址的數值來實現。

所以，在高端變頻抽油煙機領域，電機伺服方式可以達到其要求的精確度。如圖3所示是變頻抽油煙機的硬件框圖。電機伺服兩大硬件重點：MCU和驅動器。

前面我們提到數明的SLM2101S在抽油煙機的電機驅動方面已經有所建樹，其實，SLM2136也同樣被應用在高端抽油煙機當中。SLM2136是一種高壓、高速功率MOSFET和IGBT驅動器，具有三個獨立的高、低壓側參考輸出通道，適用于三相應用。專有的HVIC和閂鎖免疫CMOS技術使加固單片結構成為可能。邏輯輸入與標準CMOS或LSTTL輸出兼容，低至3.3V邏輯。可從外部電流檢測電阻器導出終止所有六個輸出的電流跳閘功能。啟用功能可同時終止所有六個輸出。開路漏極故障信號用于?指示發生過電流或欠壓停機。通過連接到RCIN的RC網絡在外部編程的延遲后，過電流故障條件自動清除輸入輸出驅動器具有一個高脈沖電流緩沖級，設計用于最小驅動器交叉傳導。傳輸延遲被匹配以簡化高頻應用中的使用。浮動通道可用于驅動高側配置的N溝道功率MOSFET或IGBT，其工作電壓高達600V。

在越來越重視居住環境健康的時代，變頻抽油煙機的市場還大有可為，因此，高性能的MCU和驅動器件市場前景較好。在驅動器件方面，數明提供高可靠性的門級驅動，產品系列覆蓋200V及600V工作電壓范圍，可供客戶選擇各種驅動電流以及半橋、全橋設計。無論低壓還是高壓，上海數明的電機驅動芯片都能提供合適的創新解決方案，并且擁有可靠的工程質量。

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