半導體廠商：競技家電變頻領域

　　作為通訊乃至軍事行業(yè)的技術支撐者，半導體廠商曾經離家用電器行業(yè)很“遠”，而現(xiàn)在，隨著家電應用市場和功能的擴展，消費者對家電產品的質量和技術的要求越來越高，半導體廠商轉身成為了家電變頻技術的競技者。

　　電機控制IC：爭奇斗艷

　　家用電器是中國最先推廣節(jié)能標準及標識的產品，家電電力消耗的主力是電機，電機的高效、節(jié)能成為大勢所趨，家電電機控制IC于是成為半導體企業(yè)的新熱點。目前用于電機控制的IC產品主要包括針對電機控制應用的MCU（微控制器）、DSP（數字信號控制技術）以及專用的電機控制芯片。

　　據家電業(yè)內人士介紹，雖然DSP技術能夠提高電機控制的性能，但由于DSP產品價格較高，目前DSP技術被很多家電企業(yè)作為儲備技術。真正最多應用于家電的電機控制IC產品是MCU。來自家電行業(yè)的信息顯示，意法半導體（ST）、NEC、瑞薩半導體是家電電機控制的主要MCU產品提供商。

　　飛兆半導體（韓國）公司高級經理 Sung-Il Yong向《電器》記者介紹說，帶有電機控制外設的8位MCU通常用于無刷直流電機（BLDC） 的方波控制。不過，為了減少噪聲、提高精度和電機控制效率，32位RISC MCU越來越多地用于家用電器，尤其是空調中。

　　Sung-Il Yong表示，家電用MCU的發(fā)展趨勢是將控制功能集成在一個MCU中，例如，用一個MCU控制壓縮機的逆變器、PFC和戶外風扇電機。這樣，需要采用性能更高的MCU，32位RISC MCU目前是家電高端變頻控制的最適合的解決方案。

　　ST微控制器產品部總經理Jim Nicholas也表示，融低功耗、易用性和低成本于一身的32位控制器有發(fā)展前景。2007年，ST曾推出適用于白色家電的32位微控制器系列產品。新產品采用了ARM公司為要求實現(xiàn)高性能（1.25DhrystoneMIPS/MHz）、低成本、低功耗的嵌入式應用而專門設計的ARMCortex-M3內核。STM32系列產品配有成套的ST和第三方的開發(fā)工具。ST提供一個評估板、USB開發(fā)工具包和一個免費的軟件庫，非常方便開發(fā)人員設計外圍功能。

　　Sung-Il Yong同時認為，如果DSP的價格可以降低到32位RISC MCU的價格，未來家電電機控制IC發(fā)展趨勢將是轉向采用DSP技術。目前德州儀器（TI）和美國微芯科技（Microchip）等公司都有專門針對家電行業(yè)開發(fā)的DSP技術。

　　國際整流器公司（IR）中國區(qū)總經理邢安飛則認為，專用的電機控制芯片更有市場競爭力，未來將獲得更廣泛的應用：“IR將變頻控制的算法硬件化，作為專用芯片組的一部分，減少了用戶編程的時間和成本。這樣的硬件化平臺傳輸和反應速度更快，且成本很有競爭優(yōu)勢。”據《電器》記者了解，IR目前在中國推廣的iMOTION集成功率設計平臺，內置微處理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對壓縮機和風機的雙路控制（也可以實現(xiàn)單路控制，省去了風機控制部分）。專用控制芯片內各硬件單元之間可以實現(xiàn)調控組合，且為客戶預留了開發(fā)空間。該芯片組分別集成了一個可工作的完整PMSM調速驅動器所需的周邊控制和功率半導體器件，還包含了三相逆變器驅動IC和高電壓電流傳感IC，以提供數字控制IC和功率部分之間的必要鏈接。邢安飛表示，目前IR開發(fā)的專用電機控制芯片方案已經在中國生產的空調上批量應用，這個方案IR還在進一步改進，未來開發(fā)成本有可能會進一步降低。“iMOTION 集成設計方案改進算法，可以在不提高整體系統(tǒng)成本的前提下，節(jié)約一半的電能。該方案還可以將節(jié)能電機產品控制系統(tǒng)的開發(fā)周期從原來的8～9個月減少到2個月左右。最重要的是，相比于軟件控制，硬件平臺的性能更好，更穩(wěn)定。” 邢安飛強調說。

　　功率器件向高集成智能功率模塊發(fā)展

　　雖然單個功率器件的效率越來越高，控制簡化，但電路的復雜性給生產和測試帶來不便。功率模塊是將功率器件的配置、散熱乃至驅動問題在模塊中解決，因而易于使用， 可靠性高。以變頻空調為例，目前中國的變頻空調大部分都采用IPM功率模塊。

　　據《電器》記者了解，功率模塊是采用微電子技術和先進的制造工藝，把功率集成電路與微電子器件及外圍功率器件組裝成一體，能實現(xiàn)智能功率控制的商品化部件。模塊大多采用密封式結構，以保證良好的電氣絕緣和抗震性能。用戶只須了解模塊的外圍特性，即可使用。因此，它能簡化設計工作，縮短系統(tǒng)的研制周期。國內外許多著名的模塊廠商的產品都通過了IEC950（國際電工委員會）或UL1950（美國）、GS（德國）、CE（歐共體）安全認證，其質量可靠、安全性好、抗干擾性強、符合電磁兼容性（EMC）標準、便于維修。

　　據《電器》記者了解，向家用電器行業(yè)提供功率模塊的企業(yè)主要是飛兆半導體和三菱半導體等企業(yè)。據Sung-Il Yong介紹，飛兆半導體能夠為變頻空調生產企業(yè)提供一整套高能效模塊產品，包括Motion-SPM 和 PFC-SPM。飛兆半導體的 PFC-SP模塊為設計人員提供了緊湊的“綠色”解決方案，適用于空調和工業(yè)逆變器設計，提高了系統(tǒng)可靠性和效率，同時減小了電路板空間。這些智能功率模塊專為 3kW~6kW 功率范圍電機控制應用的全開關型功率因數校正（PFC） 電路而設計，每款 PFC-SPM 器件均在44×26.8mm 的高散熱效率的封裝中集成了兩個快速恢復二極管、兩個續(xù)流二極管（freewheeling diode）、兩個 IGBT、一個柵級驅動 IC、一個電流檢測電阻和一個熱敏電阻。PFC-SPM 是高度集成的模塊，與分立器件解決方案相比，可節(jié)省 50% 的電路板面積，并內置了多種保護功能，增強了可靠性。這些器件提供 99%（典型值）的功率因數，以滿足強制性 PFC 標準（IEC61000-3-2）；支持 40kHz 的開關工作頻率，能夠減少功率損耗。

　　據悉，目前飛兆的功率模塊方案已經在三星、大金等品牌產品上廣泛應用，其中僅大金一家，飛兆每年就要提供40萬個微型SPM模塊。在青島，飛兆還設立了全球功率資源中心（Global Power ResourceSM），配備了技術專家與中國的消費電子品牌廠家和白色商品制造商合作。

　　在中國市場，三菱、東芝等公司生產的IPM“智能”功率模塊則廣受歡迎。這種模塊把開關器件的驅動保護電路也裝到了功率模塊中去，構成了“智能化”的功率模塊（IPM），不僅縮小了整機的體積，也方便了整機的設計制造。三菱電機分屬機構科菱機電（上海）有限公司半導體事業(yè)部應用技術課經理宋高升稱， 目前三菱在中國消費電子即變頻空調、冰箱、洗衣機的功率控制模塊領域已經占據了60%的市場份額。

　　有消息人士稱，由于中國家電企業(yè)集中采購三菱的IPM產品，2008年年初三菱的IPM模塊銷售甚至出現(xiàn)了供不應求的狀況。

　　據悉，三菱目前用于變頻家電上的IPM器件主要是三菱第三代、第四代DIP-IPM。2008年年初，三菱電機（MitsubishiElectric）還新推出第五代L1系列智能功率模塊，其將硅片溫度傳感器設置在IGBT硅片正中央處，實現(xiàn)了更加精確迅速的硅片溫度檢測。該系列IPM采用全柵型CSTBT硅片技術，具有比L系列IPM更低的損耗以及更加優(yōu)化的VCE與Eoff折衷曲線。L1系列智能功率模塊主端子有針腳型和螺絲型兩種形式，同樣電流電壓等級的L1系列IPM與L系列IPM的封裝完全兼容。此外，L1系列IPM還首次開發(fā)了25A/1200V和50A/600V的小封裝產品以滿足客戶節(jié)約成本的需求。