BridgeSwitch驅(qū)動器對于電機(jī)驅(qū)動保護(hù)的智能化會帶來深遠(yuǎn)的影響

IHS的市場數(shù)據(jù)顯示，無刷電機(jī) （BLDC） 因為有助于增加電子設(shè)備的可靠性和耐用性，在HVAC、電動汽車、白色家電和工業(yè)應(yīng)用中的使用越來越廣泛。隨著人們環(huán)保意識的提高，用戶在選擇產(chǎn)品的時候非?？粗泄?jié)能指標(biāo)。在電機(jī)控制中所使用的逆變器對節(jié)能起著關(guān)鍵作用，其效率很小的改善會給節(jié)能帶來較大的影響。

以輸入功率為260W來計算，在逆變器效率是97%的情況下，功耗是7.8W，如果逆變器效率提高到98%，功耗就降低到5.2W，可以看出，逆變器效率提升1%，發(fā)熱可以降低33%。在滿足高效節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的前提下，“舊有”產(chǎn)品中節(jié)省的功耗可以用來增加新的功能。

Power Integrations專門針對無刷電機(jī)應(yīng)用推出了BridgeSwitch集成半橋電路（IHB）的電機(jī)驅(qū)動器IC產(chǎn)品系列。其技術(shù)培訓(xùn)工程師閻金光介紹，“BridgeSwitch IC內(nèi)部集成了兩個性能加強(qiáng)的FREDFET（具有快恢復(fù)外延型二極管的場效應(yīng)晶體管），分別用于半橋電路的上管和下管，且具有無損耗的電流檢測功能，可使300W以內(nèi)的無刷直流（BLDC）電機(jī)驅(qū)動器應(yīng)用中的逆變器轉(zhuǎn)換效率達(dá)到98.5%。IHB驅(qū)動器所提供的優(yōu)異效率和分布式散熱方法可省去散熱片，有助于降低系統(tǒng)成本和重量。由于具有集成無損耗電流檢測、總線電壓檢測和系統(tǒng)級過溫檢測等特性，因此該器件系列非常適合家電中的BLDC電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用?！?/p>

Power IntegraTIons公司技術(shù)培訓(xùn)工程師閻金光

實現(xiàn)硬件保護(hù)，智能化程度更高

BridgeSwitch驅(qū)動器架構(gòu)

客戶在進(jìn)行無刷電機(jī)控制設(shè)計時一般會采用IPM（智能功率模塊），IPM通常將六個開關(guān)器件及相應(yīng)的驅(qū)動電路集成在一個單一封裝當(dāng)中，開關(guān)器件通常是IGBT或者MOSFET。但是由于IPM采用的是單一封裝方式，外加集成了六個開關(guān)元件，因而其引腳數(shù)目相對受限，無法實現(xiàn)過多的故障檢測、報警及與微處理器進(jìn)行通訊等諸多復(fù)雜的控制功能。而BridgeSwitch采用的每個器件當(dāng)中僅集成兩個開關(guān)管的IHB架構(gòu)可以更加易于滿足電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用所需的智能化要求。每個BridgeSwitch器件均具有內(nèi)置的器件級故障保護(hù)和系統(tǒng)級監(jiān)測特性，同時具備一個可靠的單線接口用以進(jìn)行工作狀態(tài)的更新，使得控制電機(jī)運(yùn)行的微處理器可以和多達(dá)三個BridgeSwitch器件之間進(jìn)行通信。每個BridgeSwitch器件的上管和下管限流點(diǎn)都可以單獨(dú)進(jìn)行設(shè)定，這樣無需微處理器及相關(guān)外圍電路在電機(jī)繞組開路或短路情況下提供整個系統(tǒng)的保護(hù)。集成的無損耗電流監(jiān)測特性可提供基于硬件的電機(jī)故障保護(hù)，從而可以簡化電機(jī)故障保護(hù)機(jī)制，從而滿足IEC60335-1和IEC60730-1要求。

閻金光強(qiáng)調(diào)，“工程師在使用BridgeSwitch時，可以根據(jù)其引腳不同的連接方式來確定其自身的ID，一旦某個IC出現(xiàn)了故障，可以根據(jù)其ID來判斷是哪個IC出現(xiàn)了故障，并將相應(yīng)的故障以代碼的方式發(fā)送給系統(tǒng)微處理器，由微處理器決定相應(yīng)的保護(hù)機(jī)制。因此故障檢測更智能化。另外，我們的產(chǎn)品具備全面的保護(hù)及監(jiān)控特性，即可以監(jiān)測自身的過流故障、過溫故障、引腳元件開短路故障，還可以在系統(tǒng)層面監(jiān)測母線電壓的過欠壓情況、系統(tǒng)層級的過溫故障也可以由IC實現(xiàn)保護(hù)。在一個三相電機(jī)的驅(qū)動應(yīng)用當(dāng)中，采用三個BridgeSwitch器件可以使整個系統(tǒng)實現(xiàn)多樣化的保護(hù)組合?！?/p>

BridgeSwitch產(chǎn)品系列提供平臺式解決方案

硬件實現(xiàn)保護(hù)，降低軟件認(rèn)證升級成本

電機(jī)在故障情況下運(yùn)行有可能會帶來安全方面的問題。因而國際上有很多安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對出現(xiàn)異常情況時電機(jī)的保護(hù)機(jī)制有所要求。例如，電機(jī)在其內(nèi)部繞組出現(xiàn)開路、短路或者內(nèi)部絕緣損傷造成繞組與電機(jī)外殼相連等情況下，均要求電機(jī)的控制系統(tǒng)做出相應(yīng)的保護(hù)動作，以防止對使用者造成的危害。在傳統(tǒng)的IPM逆變器架構(gòu)中，都是依賴軟件來實現(xiàn)的。即故障狀態(tài)由外圍電路檢測，然后輸入至系統(tǒng)MCU，由MCU禁止輸出驅(qū)動信號至逆變器驅(qū)動來實現(xiàn)。這樣就要求控制軟件必須通過Class B認(rèn)證，這不僅增加了軟件的負(fù)擔(dān)，降低軟件代碼執(zhí)行效率，也需要額外的周邊外圍檢測電路，造成成本的增加。而BridgeSwitch將很多故障保護(hù)以內(nèi)部電路的硬件方式來實現(xiàn)，這樣就大大減輕了軟件的負(fù)擔(dān)，并簡化了周圍電路，節(jié)省了空間和成本。

在傳統(tǒng)使用軟件執(zhí)行保護(hù)的設(shè)計當(dāng)中，如果電機(jī)控制軟件進(jìn)行升級，安規(guī)認(rèn)證機(jī)構(gòu)往往需要重新對軟件進(jìn)行驗證，以保證其故障保護(hù)可靠性。而對于采用OTA（空間下載）技術(shù)的軟件更新，還需要進(jìn)行額外的軟件完整性校驗，不僅帶來認(rèn)證費(fèi)用增加，而且升級費(fèi)時。BridgeSwitch采用的IHB架構(gòu)的硬件保護(hù)機(jī)制則更加安全可靠。即使電機(jī)控制軟件升級也無需擔(dān)心整個系統(tǒng)的故障保護(hù)機(jī)制受到影響。

綜上，相信BridgeSwitch的推出對于電機(jī)驅(qū)動保護(hù)的智能化會帶來深遠(yuǎn)的影響，并對于無刷直流電機(jī)的可靠運(yùn)行，延長家電使用壽命有所幫助。