高壓BLDC電機驅(qū)動器迎來革新：無散熱器，效率可達98.5%

近年來，BLDC(無刷直流電機)應(yīng)用持續(xù)增加，空調(diào)、制冷/制濕型家電、電風(fēng)扇，工業(yè)用泵等都是BLDC的典型應(yīng)用場合。據(jù)IHS的統(tǒng)計，即便是最傳統(tǒng)的空調(diào)應(yīng)用，從2018年到2023年，復(fù)合年增長率也高達8%，而對于工業(yè)用泵、制冷家電、電風(fēng)扇等，復(fù)合年增長率更達到兩位數(shù)，為15-20%。BLDC電機應(yīng)用的快速增長，帶來了對驅(qū)動的一些新型要求和挑戰(zhàn)。目前，市場上多采用的IPM(Intelligent Power Module)模塊方式無論在效率、智能控制、可靠性方面都已不能滿足市場需求。為此，PI公司推出了一款集成半橋電路(IHB)的電機驅(qū)動器IC產(chǎn)品BridgeSwitch，能實現(xiàn)極高的效率，可省去散熱片，大幅縮減軟件認證時間及成本。

PI資深技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理閻金光先生介紹說，PI公司多年深耕于高壓集成電路高能效電源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，具有豐富的經(jīng)驗積累，正是看到了BLDC驅(qū)動市場存在的這些不足和空缺，推出了BridgeSwitch系列產(chǎn)品。

BridgeSwitch IC內(nèi)部集成了兩個性能加強的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)電機驅(qū)動器應(yīng)用中的逆變器轉(zhuǎn)換效率達到98.5%。眾所周知，效率方面很小的改善對節(jié)能也有顯著的影響，據(jù)閻金光先生介紹，逆變器效率每提升1%，發(fā)熱就會降低33%，因此，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電機驅(qū)動應(yīng)用。BridgeSwitch器件適合冰箱壓縮機、暖通空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)扇以及其他家用和輕型商用泵、風(fēng)扇和風(fēng)機。

閻金光先生指出，BridgeSwitch IC在幾個方面具有特別突出的優(yōu)勢，一是利用了性能優(yōu)化的體二極管使得開關(guān)效率最大化，將開關(guān)損耗降到最低，同時大大降低了EMI。二是自供電方式，BridgeSwitch IC是目前首款采用自供電方式的IC，這樣做的好處是簡化了外部輔助供電電源的設(shè)計，從而降低系統(tǒng)元件數(shù)目。三是散熱方式，BridgeSwitch IC采用獨特的集成半橋臂電路結(jié)構(gòu)，將熱量均分于各器件封裝上，避免了IPM模塊產(chǎn)生的局部集中發(fā)熱現(xiàn)象，高效的散熱設(shè)計省去了散熱器，節(jié)省了系統(tǒng)成本。四是靈活智能的保護和監(jiān)控特性，BridgeSwitch IC可以提供過流、欠壓、過壓及過溫保護，并且還能將各種逆變器內(nèi)部出現(xiàn)的故障以代碼方式通過故障總線報告給系統(tǒng)MCU，從而智能地對故障做出分析以便采取進一步行動。例如，對于過壓保護，一般設(shè)定一個閾值即可，而對于欠壓，在某些應(yīng)用中需要電機能夠降速運轉(zhuǎn)，MCU往往需要多個欠壓閾值信息以便進行速度控制，而BridgeSwitch恰恰能夠滿足此類應(yīng)用的需要，單個器件即可提供多達四檔的欠壓閾值信息。所有這些信息，客戶都可以通過外部電阻的阻值進行人為設(shè)定。

另外，相比傳統(tǒng)方案，BridgeSwitch IC還可以幫助用戶降低安規(guī)認證的時間和成本。閻金光先生指出說，目前傳統(tǒng)方案中一些包含保護特性的軟件需要滿足Class B認證要求，認證費用昂貴并且耗時較長，而BridgeSwitch IC采用了內(nèi)建的以硬件方式實現(xiàn)的過流保護，同時可以分別對半橋臂中的上管和下管流限進行設(shè)定，具有逐周期的過流保護特性，因而無需軟件完成類似的保護功能，這樣大大簡化了軟件開發(fā)成本和相應(yīng)的認證成本。

BridgeSwitch IC可以支持各種電機控制算法，例如， 磁場定向控制(FOC)、正弦控制以及提供有傳感器和無傳感器檢測的梯形控制算法，目前推出了三款參考設(shè)計，針對的功率范圍從40W和300W，滿載效率可達到94%-98%。