用智能相位控制技術(shù)提高家用電器的電機效率

姜鐵軍 （東芝電子元件（上海）有限公司?系統LSI戰略業(yè)務(wù)企劃統括部?高級工程師）

摘? 要：介紹了家用電器用電機的特點(diǎn)，以及東芝提升電機效率的智能相位控制技術(shù)和產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：BLDC；智能相位控制技術(shù)；IPM

1  家電用電機的特點(diǎn) 

電機在如今這個(gè)時(shí)代非常重要。根據相關(guān)數據顯 示，全球大約50%的電能是被電機消耗的。在以前，電機的應用主要集中在工業(yè)領(lǐng)域，隨著(zhù)人民生活水平的不斷提升，家用電器領(lǐng)域開(kāi)始異軍突起。數量巨大的家用電器在電機使用中占比很大，如家電類(lèi)的冰箱、空調、洗衣機等，都需要電機提供動(dòng) 力。相較工業(yè)設備中電機對驅動(dòng)性能和功率的追求不同，家電中的電機追求高效率、高性?xún)r(jià)比與超高的設備穩定性。 

隨著(zhù)環(huán)保與能耗方面政策的不斷出臺，目前我們十分看好無(wú)刷直流電機（BLDC）在家電領(lǐng)域的應用。以家用空調風(fēng)機為例，中國的產(chǎn)量在每年5千萬(wàn)臺左右，預計在未來(lái)3年，無(wú)刷直流電機在空調中的占比將由現在的30%提高到70%，有理由認為BLDC在家電領(lǐng)域的應用前景是一片大好。 

目前BLDC電機的技術(shù)發(fā)展趨勢主要集中在提升電機本身的工作效率，東芝已經(jīng)研發(fā)了智能電機驅動(dòng)技術(shù)，能夠大幅提升工作效率。另一方面，由于家電本身的工作特點(diǎn)，對于電機的消耗是很大的，所以也就對產(chǎn)品的可靠性提出了更高的要求。此外，由于家電市場(chǎng)的競爭十分激烈，性?xún)r(jià)比方面也是一個(gè)很重要的發(fā)展方向。

2  提升效率的方案：智能相位控制技術(shù) 

從民用技術(shù)角度看，高效電機的趨勢是發(fā)展智能相位控制技術(shù)，提高效率并減少不必要的輸出。智能相位控制技術(shù)應用于直流無(wú)刷電機驅動(dòng)，在不同速度下智能調節電機電流相位，使電機在不同工況下效率最佳。技術(shù)特點(diǎn)：高效率，無(wú)外圍元器件，不同轉速自動(dòng)調整。 

根據電機運轉原理，當無(wú)刷直流電機以正弦波進(jìn)行驅動(dòng)時(shí)，由于電機本身存在阻抗的影響，電機轉速變化會(huì )引起電機電壓與電流的相位差，這會(huì )導致功耗增加，大大降低電機驅動(dòng)效率（如圖1）。智能相位控制技術(shù)比較了電流相位（電流信息）和電壓相位（霍爾效應信號）之間的關(guān)系，并向電機電流控制信號提供反饋，用戶(hù)通過(guò)初始設置便可以輕松地對相位差進(jìn)行自動(dòng)調節， 在整個(gè)工作轉速范圍內實(shí)現最大的工作效率。這最大程 度上優(yōu)化了傳統電機產(chǎn)品相位差調節的復雜流程，大大降低了用戶(hù)在研發(fā)過(guò)程中的負擔。

圖1

在提高效率方面，東芝電機驅動(dòng)產(chǎn)品有獨特的智能相位控制技術(shù)應對。東芝智能相位控制技術(shù)應用于無(wú)刷直流電機驅動(dòng)，在不同速度下智能調節電機電流相 位，使電機在不同工況下效率最佳。技術(shù)特點(diǎn)：高效率，無(wú)外圍元器件，不同轉速自動(dòng)調整，對應的產(chǎn)品有TC78B041FNG和TC78B042FTG。 

東芝智能相位控制技術(shù)能提高電機控制系統效率， 并具有簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)。 

同樣，對于巨大的使用量，要有高可靠性才能滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。東芝為滿(mǎn)足客戶(hù)需求，不斷提高家電應用類(lèi)產(chǎn)品的耐高壓參數，推出最高耐壓為600 V的IPM集成模塊以及系列產(chǎn)品。

至于高性?xún)r(jià)比，是市場(chǎng)競爭的結果。東芝為客戶(hù)提供高性?xún)r(jià)比的SiP產(chǎn)品（TB67B000A），將電機控制和功率IPM集成于單個(gè)封裝，在性?xún)r(jià)比上做到了極致，而且SiP產(chǎn)品在本身高性?xún)r(jià)比的同時(shí)，還減小了PCB的使用面積，同樣降低了客戶(hù)的使用成本（如圖2）。

圖2

本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2020年第03期第12頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。