安森美半導體白家電各功能模塊的高能效方案

隨著(zhù)人們對能源使用、環(huán)境保護的觀(guān)念越來(lái)越強，對人性化、個(gè)性化產(chǎn)品的需求越來(lái)越多，節能、環(huán)保、智能逐步成為了消費者對白家電產(chǎn)品新的訴求。如何為白家電提供更有效的電源管理、更精準的電機控制及更便捷的人機交互，成為了白家電廠(chǎng)商新的努力目標。

作為全球領(lǐng)先的高性能硅方案供應商，安森美半導體致力于為白家電領(lǐng)域提供全系統完備的技術(shù)和解決方案，所提供產(chǎn)品涉及電源和信號管理、邏輯、分立及定制器件，幫助白家電客戶(hù)克服在電源管理、電機驅動(dòng)、系統控制、用戶(hù)接口、通信互連等各個(gè)功能模塊中所面臨的設計挑戰。

安森美半導體積極參與全球各種標準組織及工作組在電源能效方面各種規范及激勵項目的制定及更新(如 ENERGY及80 PLUS )，推出符合世界各地所有相關(guān)規范的方案及產(chǎn)品。安森美半導體提供寬廣陣容的電源管理方案，幫助客戶(hù)應對在低待機能耗、高工作能效以及功率因數校正等電源管理關(guān)鍵領(lǐng)域所面臨的挑戰。其GreenPoint參考設計指明了設計高能效電源的方向，參考設計中包含的原理圖、物料單(BOM)、PCB Gerber文件、設計重點(diǎn)及測試報告，可有效幫助工程師縮短設計周期，加快產(chǎn)品上市。

安森美半導體用于白家電電源管理功能模塊的方案涵蓋AC-DC轉換、DC-DC轉換、功率因數校正(PFC)及電源逆變等產(chǎn)品。安森美半導體的多款高效能AC-DC離線(xiàn)穩壓器內部集成高壓功率MOSFET，簡(jiǎn)化了小功率開(kāi)關(guān)電源的設計。NCP107x(0/1/2/5/6/7)系列采用PDIP-7或SOT-223封裝，內部集成了700 V高壓MOSFET，采用電流模式65/100/130kHz固定頻率工作，用于3W至15W功率的應用。該系列支持頻率反走及跳周期模式，能有效提升電源輕載能效。另外該系列還具有內置高壓?jiǎn)?dòng)功能，支持動(dòng)態(tài)自供電(DSS)，提供無(wú)損耗啟動(dòng)序列。圖2為基于安森美半導體NCP1075設計的8W雙路輸出市電供電反激電源，固定工作頻率100kHz;兩路輸出都包含肖特基二極管，用于提升能效；根據所要求的穩壓精度提供雙感測選擇;變壓器次級繞組提供了良好的負載穩壓及互穩壓。

NCP112x(2/4/9)系列采用PDIP-7封裝，內置650 V額定雪崩能量MOSFET，采用峰值電流模式65/100kHz開(kāi)關(guān)頻率工作。NCP112x支持正常及頻率反走條件下的頻率抖動(dòng)，改善電磁干擾(EMI)性能，其內置4 ms軟啟動(dòng)、可調節限流并有效降低空載待機能耗。

圖3為基于安森美半導體NCP1129設計的25 W高壓市電供電電源，它提供12 V恒壓輸出，采用峰值電流模式控制，帶可調節斜坡補償，確保在連續導電模式(CCM)的穩定性;優(yōu)化短路保護及實(shí)際過(guò)載檢測;輕載條件下頻率反走至26kHz。

安森美半導體為白家電變頻驅動(dòng)提供分立及模塊式設計：

分立設計器件：安森美半導體用于MOSFET/IGBT門(mén)極驅動(dòng)器NCP5104、NCP5106、NCP5111、NCP5181能工作在高達600V的輸入電壓，具有每納秒50V的dv/dt抗擾度，并兼容于3.3V和5V輸入邏輯，這些器件使用啟動(dòng)電路(bootstrap)技術(shù)來(lái)確保驅動(dòng)高邊功率開(kāi)關(guān)，并提供強固的設計。

安森美半導體用于功率因數控制器的IGBT產(chǎn)品有 NGTB05N60、NGTB10N60、NGTB15N60、NGTB20N60L2、NGTB30N60，帶續流二極管;用于電機驅動(dòng)被動(dòng)功率因數校正的IGBT產(chǎn)品有NGTG12N60、NGTG15N60S1、NGTG20N60L2、NGTG30N60F、NGTG50N60F，不帶續流二極管。

安森美半導體用于電機控制的MOSFET產(chǎn)品具有低導通阻抗、低電容、低門(mén)極電荷等特性，能將器件導通損耗、開(kāi)關(guān)損耗以及驅動(dòng)器損耗降至最低，提供高抗雪崩能力及大電流通過(guò)能力。

模塊式設計：安森美半導體采用IMST(絕緣金屬基板技術(shù))技術(shù)使分立無(wú)源器件(電阻、電容)、分立有源器件(二極管、晶體管)及集成電路(門(mén)驅動(dòng)器、DSP、邏輯)等封裝到同一智能功率模塊(IPM)中。

智能功率模塊(IPM)內含門(mén)極驅動(dòng)、欠壓保護(UVLO)、過(guò)溫檢測及電流檢測等功能，通過(guò)內部?jì)?yōu)化布線(xiàn)來(lái)改善EMI及散熱性能，可集成PFC。

安森美半導體用于白家電電機運動(dòng)控制的步進(jìn)電機驅動(dòng)器提供高精度微步進(jìn)，提供平順、安靜的運行。AMIS-30622集成無(wú)傳感器停轉檢測，能動(dòng)態(tài)控制速度、轉矩及位置，維持連續運行;LB1948MC及LV8548MC能提供雙極及BiDCMOS選擇，支持單通道步進(jìn)電機/雙通道直流電機，勵磁模式支持滿(mǎn)步、半步，具有低飽和電壓、低導通阻抗等特性;LV8712T采用單通道PWM恒流控制，勵磁模式包括滿(mǎn)步、半步、1/4步、1/8步，集成過(guò)熱關(guān)閉、低壓檢測以及有源反激等保護。

安森美半導體提供應用于無(wú)刷直流電機(BLDC)驅動(dòng)的單相及三相電機驅動(dòng)器，LB11685AV采用無(wú)傳感器設計，脈沖幅度調制(PAM)控制，軟啟動(dòng)有利于提升啟動(dòng)時(shí)的穩定性，軟開(kāi)關(guān)則有助于提供靜音驅動(dòng)，內置限流器、過(guò)熱關(guān)閉及抖動(dòng)鎖定(beat lock)保護;LV8136V是一款三相BLDC電機用PWM系統預驅動(dòng)IC，提供高能效、150°PWM靜音驅動(dòng)。用戶(hù)接口功能模塊

1) 電容式觸摸傳感器方案

安森美半導體LC717A00/10電容-數字轉換器大規模集成電路(LSI)提供8/16通道電容-傳感器輸入，適合各種開(kāi)關(guān)應用。采用差分電容檢測，能夠檢測到毫法拉級的電容變化，LSI內部具有自動(dòng)執行校準功能及導通/關(guān)閉判定，每路輸入的(導通/關(guān)閉)檢測結果可由串行接口(I2C兼容總線(xiàn)或SPI)讀取。此外，每路輸入的測量值可以讀取為8位數字數據，增益及其他參數也可以通過(guò)串行接口進(jìn)行調節。

安森美半導體提供的電容式觸摸傳感器具有無(wú)需粘合劑、長(cháng)傳感器走線(xiàn)、寬工作溫度范圍、無(wú)額外元件、高抗噪聲等優(yōu)點(diǎn)，為客戶(hù)提供靈活、低成本、高可靠性設計。

1) 環(huán)境光及距離傳感器

安森美半導體的環(huán)境光傳感器具有設計靈活性，可以根據需要在EEPROM中調整，定制過(guò)濾0.0125勒克斯檢測(即明視光響應)，另外具有暗電流和溫度補償、最低每單位分辨率能耗，高速模式的I2C接口，在斷電時(shí)也不會(huì )影響總線(xiàn)工作。安森美半導體環(huán)境光傳感器包含數字輸出(如NOA1305)和模擬輸出(如NOA1212)。同樣可以采用的還有距離傳感器NOA2301、NOA2302及NOA3301。

2) LCD驅動(dòng)器

安森美半導體提供用于白家電的LCD段驅動(dòng)器，涵蓋從靜態(tài)到1/10占空比及點(diǎn)陣式驅動(dòng)器。LC79401KNE是支持圖形點(diǎn)陣液晶顯示的80輸出段(segment)驅動(dòng)器LSI，支持4位并行輸入，當與組(common)驅動(dòng)器LC79430KNE配合使用時(shí)，可以驅動(dòng)大屏幕液晶面板。1) 通訊互連

白家電之間的互連及通訊可通過(guò)無(wú)線(xiàn)(Zigbee或WiFi)或現有的電力線(xiàn)基礎設施實(shí)現。家庭的每個(gè)角落都有電源插座，這使得電力線(xiàn)成為了一個(gè)覆蓋極為廣泛的網(wǎng)絡(luò )。安森美半導體利用其先進(jìn)的半導體技術(shù)，推出的電力線(xiàn)載波(PLC)調制解調器及電力線(xiàn)驅動(dòng)器產(chǎn)品可以幫助客戶(hù)輕松構建聯(lián)網(wǎng)型智能控制系統。

安森美半導體提供一系列領(lǐng)先擴頻型頻移鍵控(S-FSK) PLC調制解調器，NCN49599、NCN49597基于A(yíng)RM Cortex M0內核MCU，同時(shí)支持AC及DC工作，每通道最大波特率達4.8k，支持Cenelec A、B、C及D波段，NCN49599內部集成了功率放大器。AMIS49587，AMIS30585基于A(yíng)RM7內核MCU，僅支持AC工作，每通道最大波特率分別為2.4k和1.2k。這些窄帶PLC調制解調器嵌入了PHY+MAC，符合嚴格的國際標準(FCC、CENELEC、IEC61334-5-1)，可在低壓和中壓網(wǎng)絡(luò )上運行。

安森美半導體的PLC驅動(dòng)器產(chǎn)品NCS5650是一款高效能、低失真的AB類(lèi)驅動(dòng)器。NCS5650在關(guān)閉模式僅消耗150uA電流，在輸出電流為1.5A時(shí)，輸出電壓確保在任意輸入端以1.0V或更低的擺幅擺動(dòng)，確保在嚴格的環(huán)境中提供最優(yōu)的信噪比。

5) 保護

接地故障斷路器(GFCI)是針對北美地區法規要求的一種特殊保護設備，用于防止觸電事故風(fēng)險， GFCI遵從UL943標準。安森美半導體的NCS37000 GFCI信號處理器，用于火線(xiàn)-中性-地線(xiàn)保護。只需極少的元器件以及一個(gè)低匝數比鐵氧體電流互感器，大幅減少了物料成本，專(zhuān)用DSP控制器提供最佳的有害負載抑制性能，自同步內部振蕩器根據交流輸電線(xiàn)頻率調節，在50Hz及60Hz配電系統上都能達到全精度范圍。

系統控制功能模塊

安森美半導體提供多種用于白家電控制的MCU產(chǎn)品，主要用于系統控制、LCD顯示屏控制以及小型電器系統的控制。日益增加的需求讓MCU產(chǎn)品集成度越來(lái)越高， 功耗要求也越來(lái)越嚴苛。以L(fǎng)C87F7932B為例，僅在RTC工作模式下提供0.45 μA的平均能耗，而在控制LCD顯示屏、RTC工作及間歇工作以檢測傳感器的12位模數轉換器(ADC)的情況下，總平均能耗僅為1.5 μA。

基于A(yíng)RM Cortex內核的32位MCU在白家電領(lǐng)域增長(cháng)也非常迅速，未來(lái)8位/16位將主導簡(jiǎn)單應用，32位將主導復雜應用。

安森美半導體提供的PLL時(shí)鐘合成器/產(chǎn)生器基于鎖相環(huán)技術(shù)，具有零PPM合成誤差，能提供低抖動(dòng)的高精度時(shí)鐘信號，支持-40℃至+85℃的工業(yè)溫度范圍，支持LVPECL、LVDS、HCSL、LVTTL/LVCMOS多種輸出接口。

安森美半導體提供容量從1kb至2Mb的EEPROM產(chǎn)品，能夠滿(mǎn)足1.8/1.7V至5.5V的寬Vcc工作電壓范圍，支持工業(yè)級和擴展溫度范圍。

總結：

采用安森美半導體完備成熟的系統解決方案，將幫助白家電廠(chǎng)商更好地滿(mǎn)足終端消費者需求，為市場(chǎng)提供安全可靠的白家電產(chǎn)品。安森美半導體擁有的龐大全球設計及應用資源網(wǎng)絡(luò )，也將為客戶(hù)提供專(zhuān)業(yè)化的技術(shù)支持，為產(chǎn)品快速推向市場(chǎng)提供助力。