在全球能源危機的基調下，空調能效備受關注。2008年中國生產的9,000多萬臺空調，其中過半產品在大陸銷售。中國每年新裝空調容量早已超過三峽大壩的總裝機量；在上海等沿海大城市，夏天用電高峰時空調所耗電量超過了總負荷的40%。因此，新的國家空調能效標準于2009年初出臺，對空調的能耗進行限制。其中，新標準將空調能效比(EER, Energy Efficiency Ratio)作為節(jié)能基準，它等于制冷或制熱量功率與輸入功率之比，EER比值越大，表示空調的效率越高，因此也就越節(jié)能(參見表1)。
強制法規(guī)的出臺使得定速空調生存空間受壓，不得不進行庫存處理低價拋售的同時，也吹響了變頻空調(inverter air-conditioner)爆炸性擴張的集結號。2007年，中國生產的變頻空調還占總產量的7%，而當前市面上，海信、美的、格力、海爾等主流品牌的變頻空調已是"亂花漸欲迷人眼"。
由于日本空調技術發(fā)展較快，日本半導體廠商在本土頂尖空調生產商的技術交流過程中積累了大量的know-how。而直流變頻較其他驅動形式來得復雜，BLDC驅動必須與電機相匹配。中國市場當前的主要空調變頻器件供應商有日本瑞薩、三洋、東芝、三菱重工、NEC和TI、IR等。同時，相對交流電機的AC驅動，BLDC電機驅動技術具有高效率、低噪音和低振動的優(yōu)勢。未來幾年直流變頻技術也必將在中國家用空調市場普及，推高中國的BLDC(直流無刷電機)半導體驅動器件市場需求。其中，180度正弦波直流驅動技術也有逐漸成為主流技術之勢態(tài)。
從圖1的BLDC電機驅動示意圖可以看出，控制和功率器件為主要的半導體器件成本所在。其中，控制器件選擇主要有通用的MCU和定制的控制邏輯芯片兩種，功率部分則可根據(jù)逆變應用不同而選擇IGBT或MOSFET。
面對龐大的市場，另一日本半導體巨頭ROHM(羅姆)半導體也開始發(fā)力直流變頻空調用半導體器件市場。在不久前舉辦的“中國小電機技術研討會暨展覽會”上，ROHM半導體展示了其在電機驅動領域的眾多半導體器件與解決方案。
該公司LSI開發(fā)本部的大谷憲司表示：“直流變頻驅動是節(jié)能空調的趨勢，ROHM半導體對高速發(fā)展的中國家電市場尤為重視，同時也認為目前是切入直流變頻驅動市場的好時機?！倍鳵OHM半導體面向直流變頻空調的風扇控制芯片可以以定制或通用的控制邏輯芯片形式提供，驅動算法全部由芯片處理，簡化了設計難度和加速產品上市。
據(jù)介紹，通過使SPM內轉子和外轉子型BLDC電機的反電動勢Ea矢量和電流Ia矢量方向一致，可以獲得高效的驅動(見圖2)。因此，ROHM半導體推出了空調BLDC電機使用的三相無刷直流電機控制器BD6209FS。該芯片內置了180度正弦波驅動、正轉/反轉功能、同步整流、以及0至60度的Ea和Ia相位控制，同時也支持OCP、OVP、TSD和UV四種保護電路。
在空調風扇變頻的功率器件方面，基于IGBT在大電流(大負荷)時的低導通電阻特性，在高功率應用下可考慮選用IGBT，而在空調運轉速度不變時，由于電流低，則選用MOSFET為佳。ROHM的高耐壓產品――PrestoMOS，據(jù)稱是全球首款通過在局部形成陷阱能級的超結(Supper Junction)MOSFET，它的反向恢復時間trr縮短到只有70ns，而這對于超結功率器件的結構和制造工藝都是相對困難的。加上超結功率器件固有的開關速度快、快速trr和導通電阻低的特性，該器件無需接入FRD(快速恢復二極管)就可以應用于高壓變頻電路。
大谷憲司強調：“中國的無刷直流電機設計才剛剛開始，中國工程師在相關的電機構造、回路設計方法等基本知識方面經驗不足，僅僅提供半導體器件，市場開發(fā)是不可能有進展的。而為了進一步降低成本和簡化客戶設計，ROHM半導體將會推出基于BD62xx系列控制芯片、柵極驅動和功率器件的單芯片驅動模塊，預計2010年將會提供樣片?！?/FONT>
另據(jù)大谷憲司透露，在空調壓縮機應用領域，ROHM半導體正聯(lián)合其不久前收購的OKI半導體導入相關半導體驅動方案。這是一款無傳感器的驅動方案，預計2011年可以提供樣片。其中ROHM半導體正為此開發(fā)SiC工藝的高功率模塊，包括開關損耗更低和溫度特性更穩(wěn)定的SiC MOSFET和大電流SiC肖特基二極管，而OKI半導體則負責開發(fā)矢量控制的MCU。
下載文檔
