針對白家電應用的無(wú)刷直流電機驅動(dòng)及控制方案

　　據統計，電冰箱中使用的電機數量最多，達到約5個(gè)；空調和烘干及洗衣機也都要用到2個(gè)電機。電冰箱的直流風(fēng)扇電機、自動(dòng)制冰機及阻尼器，烘干及洗衣機的節氣閥和排水/供水泵等應用通常會(huì )使用到單芯片的集成電機驅動(dòng)器，而空調的直流風(fēng)扇室外機/室內機、烘干及洗衣機的直流風(fēng)扇電機會(huì )使用到電機控制器。這些電機驅動(dòng)器/控制器適合的電壓及電流范圍也各不相同，如圖1所示。

　　圖1：電機驅動(dòng)器/控制器在白家電中的應用

　　電冰箱用BLDC電機驅動(dòng)器

　　1、直流風(fēng)扇電機

　　對于電冰箱而言，通過(guò)風(fēng)機通風(fēng)來(lái)排熱是重要功能。安森美半導體提供應用于電冰箱通風(fēng)用BLDC電機驅動(dòng)的單相及3相電機驅動(dòng)器，包括單相帶傳感器脈寬調制（PWM）軟開(kāi)關(guān)電機驅動(dòng)器LV8861VH、三相無(wú)傳感器脈沖幅度調制（PAM）電機驅動(dòng)器LB11685AV，以及三相無(wú)傳感器PWM軟開(kāi)關(guān)電機驅動(dòng)器LV8804FV和LV8805SV等。這些器件提供靜音驅動(dòng)、高能效、變速控制及鎖定保護等關(guān)鍵特性。

　　其中，LV8861VH是最大能耗僅1.3 W的單相風(fēng)扇電機驅動(dòng)器。這器件的VCC為7至18 V，輸出電流可達1.2 A。LV8861VH藉安靜的PWM驅動(dòng)器提供單相全波工作，實(shí)現靜音驅動(dòng)，并提供高能效。這器件可由PWM輸入來(lái)控制速度，幫助簡(jiǎn)化設計；其它特性包括產(chǎn)生的熱量低、包含快速啟動(dòng)電路、鎖定保護及自動(dòng)恢復電路、可調節限流器、過(guò)熱關(guān)閉等。

　　圖2：LV8861VH框圖及應用示意圖

　　LB11685AV采用無(wú)傳感器設計，簡(jiǎn)化制造；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)；鎖定保護特性也可防止受到損壞。

　　LV8804FV和LV8805SV均是三相BLDC電機無(wú)傳感器驅動(dòng)IC。三相驅動(dòng)器支持低能耗及低振動(dòng)工作。無(wú)霍爾傳感器驅動(dòng)器支持減小電機系統的尺寸。這兩顆IC非常適合于像電冰箱風(fēng)扇及服務(wù)器風(fēng)扇這樣的要求高可靠性及長(cháng)使用壽命的應用。

　　圖3：LV8804FV框圖

　　2、自動(dòng)制冰機

　　除了通風(fēng)，自動(dòng)制冰機也是BLDC電機在電冰箱中的重要應用領(lǐng)域。安森美半導體提供用于自動(dòng)制冰機BLDC電機驅動(dòng)的器件包括LB1948M和 LV8548M等，這些器件提供高擊穿電壓、高能效和零待機電流等關(guān)鍵特性。LB1948M是2通道、12 V低飽和電壓驅動(dòng)、正向/反向電機驅動(dòng)器，采用強固的擊穿設計，在待機模式下的電流消耗為零，在輸出電流IO為400 mA條件下的飽和電壓VO（sat）典型值僅為0.5 V。LV8548M是單通道步進(jìn)電機驅動(dòng)器，也可用于2通道H橋直流電機驅動(dòng)。LV8548M的勵磁模式包括滿(mǎn)步及半步等，提供不同的步幅調節；這器件的導通阻抗僅為1 Ω，幫助提升能效；待機模式下的電流消耗同樣為零，提供低能耗工作。

　　圖4：LV8548M框圖（左圖：驅動(dòng)2個(gè)直流電機；右圖：驅動(dòng)1個(gè)步進(jìn)電機）

　　3、阻尼器

　　阻尼器主要用于起緩沖作用，當作用點(diǎn)運動(dòng)很慢時(shí)，幾乎沒(méi)有阻力，而在作用點(diǎn)運動(dòng)較快時(shí)阻力就明顯增大，廣泛用于電冰箱和洗衣機等應用。安森美半導體用于電冰箱阻尼器的電機驅動(dòng)器除了上述LB1948M和LV8548M，還包括LB1909M和LV8549M。這些器件提供高擊穿電壓、高能效及低待機電流等關(guān)鍵特性。

　　圖5：LB1909M框圖

　　其中，LB1909M采用簡(jiǎn)化設計的三端口接口，是一款雙通道低飽和電壓步進(jìn)電機驅動(dòng)器，工作電源電壓為2.5 V至16 V，待機狀態(tài)下的電流消耗為零，內置過(guò)熱關(guān)閉電路。而LV8549M是一款單通道低飽和電壓步進(jìn)電機驅動(dòng)器，導通阻抗僅為1 Ω，幫助提升能效；待機模式下的電流消耗同樣為零，提供低能耗工作。LV8549M的最大電源電壓為20 V，最大輸出電流可達1 A。

　　4、烘干及洗衣機用電機驅動(dòng)器

　　烘干及洗衣機阻尼器的關(guān)鍵要求跟電冰箱阻尼器相同，可采用的單芯片電機驅動(dòng)器有如LB1948M、LV8548M、LB1909M和LV8549M等。

　　除了阻尼器，烘干及洗衣機的排水/供水泵也會(huì )用到直流電機。安森美半導體用于烘干及洗衣機的電機驅動(dòng)器包括LB11920和LB1975等，具有高能效和變速控制等關(guān)鍵特性。其中，LB11920是一款三相BLDC電機驅動(dòng)器，采用直接的PWM驅動(dòng)，易于控制，PWM占空比可由IC的輸入控制。 LB11920支持9.5 V至30 V的寬供電電壓范圍。這器件內置高邊及低邊反沖吸收二極管，提供反沖保護。其它特性包括短路制動(dòng)、限流、低壓保護、電機鎖定保護及過(guò)熱保護等。

　　圖6：LB11920框圖

　　LB1975也是一款三相BLDC電機驅動(dòng)器，能夠承受46 V電壓和2.5 A輸出電流，除了可用于烘干及洗衣機的排水/供水泵電機驅動(dòng)，還可用于其直流風(fēng)扇風(fēng)機驅動(dòng)。

　　5、空調室內機/室外機用直流風(fēng)扇電機控制器

　　常見(jiàn)的房間空調包括室內機及室外機等不同組成部分，均會(huì )使用到直流風(fēng)扇。安森美半導體為空調室內機/室外機直流風(fēng)扇提供的電機控制器結合了保護電路和混合集成電路（HIC），具有高能效及靜音驅動(dòng)等關(guān)鍵特性。這些器件包括LC08000M、LV8139JA和LV8136V等。

　　其中，LC08000M是安森美半導體正在開(kāi)發(fā)的一款三相BLDC風(fēng)扇電機控制信號處理器。這器件采用磁場(chǎng)定向控制（FOC）技術(shù)，具有超高能效。這器件采用帶霍爾傳感器的FOC工作，能夠以FOC進(jìn)行閉環(huán)速度控制，具有靜音驅動(dòng)、寬工作條件下高能效驅動(dòng)、FOC無(wú)須軟件開(kāi)發(fā)、易于調配等關(guān)鍵特性，還集成了多種保護功能，如過(guò)流保護、鎖定保護及自動(dòng)恢復、反轉保護、霍爾傳感器故障檢測、外部故障信號輸入、低壓保護、溫度異常檢測及異常狀態(tài)輸出等。

　　圖7：LC08000M應用示意圖

　　LV8136V是一款三相BLDC電機用PWM系統預驅動(dòng)IC。這器件使用高能效、安靜的PWM驅動(dòng)（150°驅動(dòng)系統），能夠降低驅動(dòng)噪聲。這器件可與安森美半導體STK611或STK5C4系列的HIC結合使用，并提供了與這系列HIC互補的保護電路，能夠減少元器件數量及提供高可靠性。這器件還提供省電模式，可將待機模式下的能耗降至零。LV8139JA則提供180°PWM靜音驅動(dòng)。