將浪涌電流限制和PFC 結合應用于白色家電馬達

　　當歐洲強制要求80W 及以上的電氣負載以高功率因數的方式消耗電路中的電流時(shí)，這意味著(zhù)人類(lèi)在資源和環(huán)境保護方面又向前邁出了一步。當然，許多消費類(lèi)電子產(chǎn)品也由此受到了影響，其中包括白色家電。由于配置了逆變器用于電動(dòng)馬達的驅動(dòng)，所以諸如空調、冰箱、洗衣機和干燥機之類(lèi)的許多家電的負載非常復雜。一般而言，復雜負載的功率因數都比較低。通過(guò)強制校正上述家用電器的功率因數，可更好地利用輸電線(xiàn)路送來(lái)的電能，從而節約能源并同時(shí)降低電能成本和減少燃燒礦物燃料而產(chǎn)生的二氧化碳排放。當今世界，很多政府監管部門(mén)都已經(jīng)強制要求在白色家電中要具有類(lèi)似的PFC 功能。

　　不具備PFC 功能的馬達驅動(dòng)電路前端非常類(lèi)似于一個(gè)開(kāi)關(guān)模式的電源。在這個(gè)電源中有一個(gè)大容量電容，它將消除整流電源中的直流。當馬達驅動(dòng)電路首次通電時(shí)，由于大容量電容上沒(méi)有電荷，整流電源的輸入端看起來(lái)就像是一個(gè)短路電路。當通電時(shí)，這種情況將產(chǎn)生較大的浪涌電流，以為電容器充電。如果上述浪涌電流未得到控制或限制，那么線(xiàn)路中的電流消耗將迅速飆升，從而超過(guò)其正常RMS 工作電流（請參閱圖1）。這些過(guò)大的電流會(huì )對保險絲、焊點(diǎn)和電子組件等機械和電氣元件造成潛在的損壞或應力。

　　圖1 典型的120VAC 浪涌電流曲線(xiàn)圖

　　大多數的白色家電的馬達制造商都已經(jīng)選用負溫度系數電阻(NTC) 來(lái)限制浪涌電流。NTC 的工作原理非常簡(jiǎn)單。在低溫和初次啟動(dòng)的情況下，NTC 是一只高阻抗器件，限流能力非常突出。NTC 啟動(dòng)或進(jìn)入正常運行工作狀態(tài)片刻后，由于功耗的存在，其溫度會(huì )升高。隨著(zhù)溫度的升高，其電阻顯著(zhù)下降，這樣則為電流提供了一條更為順暢的流經(jīng)通道。在大多數嵌入式馬達驅動(dòng)電路中，NTC 放置在大電流路徑中，或是交流側，抑或是橋接整流器之后（請參閱圖2）。

　　圖2 典型的浪涌保護電路

　　采用NTC 來(lái)限制浪涌的做法存在一些內在的不足之處，這些不足將對嵌入式馬達驅動(dòng)器件的穩定性產(chǎn)生負面的影響。正如前面所述，NTC 的效率取決于溫度的高低。NTC 的溫度越高，其效率也就越高。NTC 不可用作散熱元件，否則它將無(wú)法像預想的那樣工作。由于功率的消耗，而使其他半導體元件所在區域的環(huán)境溫度上升。在嵌入式環(huán)境中，這一問(wèn)題更為嚴重。溫度只要升高10oc，半導體的預期壽命或平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF) 將縮短50% 之多，從而大幅降低馬達驅動(dòng)器件的穩定性。