用智能相位控制技術(shù)提高家用電器的電機(jī)效率

姜鐵軍 （東芝電子元件（上海）有限公司?系統(tǒng)LSI戰(zhàn)略業(yè)務(wù)企劃統(tǒng)括部?高級工程師）

摘? 要：介紹了家用電器用電機(jī)的特點(diǎn)，以及東芝提升電機(jī)效率的智能相位控制技術(shù)和產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：BLDC；智能相位控制技術(shù)；IPM

1  家電用電機(jī)的特點(diǎn) 

電機(jī)在如今這個(gè)時(shí)代非常重要。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯 示，全球大約50%的電能是被電機(jī)消耗的。在以前，電機(jī)的應(yīng)用主要集中在工業(yè)領(lǐng)域，隨著人民生活水平的不斷提升，家用電器領(lǐng)域開始異軍突起。數(shù)量巨大的家用電器在電機(jī)使用中占比很大，如家電類的冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)等，都需要電機(jī)提供動 力。相較工業(yè)設(shè)備中電機(jī)對驅(qū)動性能和功率的追求不同，家電中的電機(jī)追求高效率、高性價(jià)比與超高的設(shè)備穩(wěn)定性。 

隨著環(huán)保與能耗方面政策的不斷出臺，目前我們十分看好無刷直流電機(jī)（BLDC）在家電領(lǐng)域的應(yīng)用。以家用空調(diào)風(fēng)機(jī)為例，中國的產(chǎn)量在每年5千萬臺左右，預(yù)計(jì)在未來3年，無刷直流電機(jī)在空調(diào)中的占比將由現(xiàn)在的30%提高到70%，有理由認(rèn)為BLDC在家電領(lǐng)域的應(yīng)用前景是一片大好。 

目前BLDC電機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢主要集中在提升電機(jī)本身的工作效率，東芝已經(jīng)研發(fā)了智能電機(jī)驅(qū)動技術(shù)，能夠大幅提升工作效率。另一方面，由于家電本身的工作特點(diǎn)，對于電機(jī)的消耗是很大的，所以也就對產(chǎn)品的可靠性提出了更高的要求。此外，由于家電市場的競爭十分激烈，性價(jià)比方面也是一個(gè)很重要的發(fā)展方向。

2  提升效率的方案：智能相位控制技術(shù) 

從民用技術(shù)角度看，高效電機(jī)的趨勢是發(fā)展智能相位控制技術(shù)，提高效率并減少不必要的輸出。智能相位控制技術(shù)應(yīng)用于直流無刷電機(jī)驅(qū)動，在不同速度下智能調(diào)節(jié)電機(jī)電流相位，使電機(jī)在不同工況下效率最佳。技術(shù)特點(diǎn)：高效率，無外圍元器件，不同轉(zhuǎn)速自動調(diào)整。 

根據(jù)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)原理，當(dāng)無刷直流電機(jī)以正弦波進(jìn)行驅(qū)動時(shí)，由于電機(jī)本身存在阻抗的影響，電機(jī)轉(zhuǎn)速變化會引起電機(jī)電壓與電流的相位差，這會導(dǎo)致功耗增加，大大降低電機(jī)驅(qū)動效率（如圖1）。智能相位控制技術(shù)比較了電流相位（電流信息）和電壓相位（霍爾效應(yīng)信號）之間的關(guān)系，并向電機(jī)電流控制信號提供反饋，用戶通過初始設(shè)置便可以輕松地對相位差進(jìn)行自動調(diào)節(jié)， 在整個(gè)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大的工作效率。這最大程 度上優(yōu)化了傳統(tǒng)電機(jī)產(chǎn)品相位差調(diào)節(jié)的復(fù)雜流程，大大降低了用戶在研發(fā)過程中的負(fù)擔(dān)。

圖1

在提高效率方面，東芝電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)品有獨(dú)特的智能相位控制技術(shù)應(yīng)對。東芝智能相位控制技術(shù)應(yīng)用于無刷直流電機(jī)驅(qū)動，在不同速度下智能調(diào)節(jié)電機(jī)電流相 位，使電機(jī)在不同工況下效率最佳。技術(shù)特點(diǎn)：高效率，無外圍元器件，不同轉(zhuǎn)速自動調(diào)整，對應(yīng)的產(chǎn)品有TC78B041FNG和TC78B042FTG。 

東芝智能相位控制技術(shù)能提高電機(jī)控制系統(tǒng)效率， 并具有簡單易用的特點(diǎn)。 

同樣，對于巨大的使用量，要有高可靠性才能滿足客戶的需求。東芝為滿足客戶需求，不斷提高家電應(yīng)用類產(chǎn)品的耐高壓參數(shù)，推出最高耐壓為600 V的IPM集成模塊以及系列產(chǎn)品。

至于高性價(jià)比，是市場競爭的結(jié)果。東芝為客戶提供高性價(jià)比的SiP產(chǎn)品（TB67B000A），將電機(jī)控制和功率IPM集成于單個(gè)封裝，在性價(jià)比上做到了極致，而且SiP產(chǎn)品在本身高性價(jià)比的同時(shí)，還減小了PCB的使用面積，同樣降低了客戶的使用成本（如圖2）。

圖2

本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2020年第03期第12頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。