使用電機驅(qū)動 IC 的內(nèi)置系統(tǒng)故障診斷來減少磁場回波

大多數(shù)逆變器設計中的微控制器 (MCU) 用于監(jiān)控故障情況并做出反應，以及控制電機驅(qū)動。使用標準軟件包實現(xiàn)電機驅(qū)動控制非常簡單且相對快速。故障診斷和保護更具挑戰(zhàn)性，并且從一種應用到另一種應用可能存在很大差異，因為它們依賴于各種不同的傳感器來監(jiān)測相電流、系統(tǒng)過熱狀況、振動和其他系統(tǒng)參數(shù)。

BridgeSwitch 結(jié)合了高效率、設計靈活性、增強的安全性、IEC 60335-1 和 IEC 60730-1 合規(guī)性以及故障診斷功能。設計人員面臨著不斷提高消費電器電機驅(qū)動效率和可靠性的要求所帶來的越來越大的挑戰(zhàn)。從歐盟到中國，越來越多的消費電器需要更高的效率，包括洗碗機、冰箱以及供暖、通風和空調(diào) (HVAC) 系統(tǒng)。1,2設計還需要符合 IEC 60335-1 和 IEC 60730-1 安全要求。與此同時，消費者和制造商都要求更高水平的可靠性——更少的現(xiàn)場服務和更少的退貨。根據(jù)近的一項行業(yè)研究，誤診導致 30% 的壓縮機退貨時“未發(fā)現(xiàn)故障” 3，從而增加了整個供應鏈的成本和效率低下，并導致消費者不滿意。利用物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對消費電器的遠程監(jiān)控，但設計必須支持有意義且經(jīng)濟高效的故障診斷系統(tǒng)和保護功能。為了應對這些挑戰(zhàn)，設計人員可以采用 Power Integrations 的 BridgeSwitch 系列高壓自供電半橋電機驅(qū)動器 IC具有集成保護、系統(tǒng)監(jiān)控和功能，可提高效率、提高設計靈活性并增強逆變器和系統(tǒng)可靠性（圖 1）。

 圖 1 - BridgeSwitch 將高效率與廣泛的故障監(jiān)控和（藍色文本）相結(jié)合，以提高系統(tǒng)和逆變器的可靠性

高效率簡化了電機驅(qū)動的熱管理
BridgeSwitch 集成半橋簡化了高壓、逆變器驅(qū)動、單相或三相永磁或無刷直流電機驅(qū)動器的開發(fā)和生產(chǎn)。BridgeSwitch IC 包括專有的瞬時相電流輸出信號，有助于無傳感器控制方案的設計。這些 IC 包括兩個 600V、N 溝道功率 FREDFET，具有高側(cè)和低側(cè)驅(qū)動器，采用小外形、表面貼裝封裝 (13.6 × 9.4 × 1.35 mm)，可提供更長的爬電距離并允許冷卻兩個 FREDFET 均通過印刷電路板供電。 
FREDFET 中的超軟和超快二極管針對硬開關逆變器驅(qū)動進行了優(yōu)化。高側(cè)和低側(cè)控制及驅(qū)動器是自供電的，無需外部輔助電源。分布式熱足跡與高達 99.2% 的效率相結(jié)合，在額定連續(xù) RMS 電流下無需外部散熱器，從而降低了系統(tǒng)成本、尺寸和重量。BridgeSwitch IC 可提供高達 400 W 的輸出功率，非常適合用于洗碗機和冰箱等電器的逆變器以及高效空調(diào)的冷凝器風扇。
基于硬件的故障保護節(jié)省成本和時間
大多數(shù)逆變器設計中的微控制器 (MCU) 用于監(jiān)控故障情況并做出反應，以及控制電機驅(qū)動。使用標準軟件包實現(xiàn)電機驅(qū)動控制非常簡單且相對快速。故障診斷和保護更具挑戰(zhàn)性，并且從一種應用到另一種應用可能存在很大差異，因為它們依賴于各種不同的傳感器來監(jiān)測相電流、系統(tǒng)過熱狀況、振動和其他系統(tǒng)參數(shù)。對 MCU 進行編程以解釋傳感器輸入并以獲得國際標準所需的適當方式實施保護是很復雜的。監(jiān)控軟件是一個耗時且成本高昂的過程，通常會延遲上市時間。另一方面，BridgeSwitch IC 中基于硬件的電機驅(qū)動故障保護符合 IEC 60335-1 和 IEC 60730-1 的異常電機驅(qū)動操作要求，無需依賴軟件進行控制，從而降低了成本并加快了上市時間。4使用符合 IEC 60730-1 的 A 類軟件指定可以節(jié)省兩個月的時間，并且使用 BridgeSwitch IC 還簡化了產(chǎn)品軟件更新的安全審批流程。BridgeSwitch 將全面的內(nèi)部故障保護功能與通過雙向故障總線進行的外部系統(tǒng)級監(jiān)控和相結(jié)合（圖 3）。內(nèi)部故障保護包括針對兩個 FREDFET 的兩級熱過載保護和硬件可編程逐周期過流保護。