ROHM：首創(chuàng)過零檢測IC，降低家電待機(jī)功耗

隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及和發(fā)展， Wi-Fi 等通信配置在不斷普及，為了保證通信功能的正常進(jìn)行，越來越多的家電要始終處于通電狀態(tài)，這無疑增加了待機(jī)功耗；另一方面，家電產(chǎn)品的顯示屏正在向大型、高性能和多功能的方向發(fā)展，所以需要搭配高性能的微控制器( MCU )，這一方面增加了工作功耗，使待機(jī)功耗、工作功耗都在不斷地增加；另一方面，隨著綠色、可持續(xù)化發(fā)展的需要，要求家電產(chǎn)品要不斷降低待機(jī)功耗和工作功耗。

傳統(tǒng)上，人們會(huì)從AC/DC、DC/DC電源部分來考慮（如圖1藍(lán)色部分），可見，傳統(tǒng)的電源部分已經(jīng)從3.6 W降到了1.7 W左右，有接近50%以上的能耗降低，所以已經(jīng)是很大的改進(jìn)。但是進(jìn)一步降低的難度也在加大。尤其2013年，歐盟規(guī)定了0.5 W待機(jī)功耗的標(biāo)準(zhǔn)。所以即使把AC/DC和DC/DC降得再低，甚至接近于0，也無法滿足0.5 W的標(biāo)準(zhǔn)。不過，如果放眼電源IC以外的部分，看到電機(jī)輸入電壓檢測電路和過零檢測電路的電路10年來都沒有改變，而且也沒有什么公司在做相關(guān)的工作（圖1）。

圖1 整個(gè)電源系統(tǒng)的功耗分析

為此，羅姆（ROHM）開發(fā)出了過零檢測 IC ——BM1Z001FJ系列，有助于大幅度的降低洗衣機(jī)、微波爐、空調(diào)、冰箱等白色家電產(chǎn)品的待機(jī)功耗，并提高其性能。

具體地，為了有效地對(duì)電機(jī)和MCU進(jìn)行控制，很多白色家電中需要配置用來檢測AC（交流）波形的0 V電位（過零點(diǎn)）的電路（過零檢測電路）。羅姆（ROHM）的過零檢測 IC ——BM1Z001FJ系列有2個(gè)優(yōu)勢：

①降低功耗。在以往的過零檢測“電路”中，通常會(huì)使用光耦（如圖2），其功耗約占整個(gè)應(yīng)用的待機(jī)功耗的1/2；新產(chǎn)品是能實(shí)現(xiàn)過零檢測的“ IC ”，由于無需光耦，因此功耗極低，可將過零檢測電路的待機(jī)功耗降至0.01 W。

圖2 使用光耦的電路

②縮短延遲時(shí)間。將以往使用光耦的過零檢測電路中隨AC電壓變化而波動(dòng)的延遲時(shí)間誤差降至±50 μs以內(nèi)。

極低的待機(jī)功耗和極小的延遲時(shí)間誤差，使得即使在各國不同的AC電源電壓下，也可高效地驅(qū)動(dòng)電機(jī)，成功實(shí)現(xiàn)了以往的過零檢測電路很難實(shí)現(xiàn)的高精度 MCU 驅(qū)動(dòng)。而且由于不再需要光耦，還可以降低經(jīng)年老化的風(fēng)險(xiǎn)，有助于提高產(chǎn)品的可靠性。

目前，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)功耗的純粹待機(jī)部分，現(xiàn)在ROHM電源大概能做到70、80 mW左右，如果再加上負(fù)載待機(jī)，ROHM現(xiàn)在能做到0.6、0.7 W的解決方案。此次過零檢測 IC 待機(jī)功耗做到10 mW左右比傳統(tǒng)光耦降低40%以上，所以整個(gè)能耗方面的降低是很可觀的。

關(guān)于成本，單純從元器件成本來講，基本相當(dāng)或者新方案略高。但是從整體成本來看，例如節(jié)省的能耗、PCB（印制板）面積，新方案是有優(yōu)勢的。

關(guān)于過零檢測IC方面的下一步發(fā)展計(jì)劃，ROHM目前正在做過零檢測IC和AC/DC二合一的產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)小型化，而且待機(jī)功耗會(huì)有進(jìn)一步降低。

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2020年8月期）