【導讀】無(wú)刷電機（BLDC）能效更高、動(dòng)態(tài)性能更出色和運行噪聲更低，已成為電機驅動(dòng)設計的必然趨勢，但與此同時(shí)，高壓電機IPM模塊存在散熱等許多問(wèn)題，需要采用新的逆變器驅動(dòng)IC進(jìn)行替代。無(wú)刷電機——巨大增量市場(chǎng)由于世界各國不斷關(guān)注節能問(wèn)題，使節能型消費類(lèi)產(chǎn)品的需求持續上升，尤其是電冰箱、洗衣機和空調等白家電產(chǎn)品。
除了節能，白家電設計的挑戰包括尺寸、散熱、可靠性、噪聲及外觀(guān)設計等。而這些都與電機技術(shù)息息相關(guān)，深耕于高壓集成電路高能效電源轉換領(lǐng)域的知名公司Power Integrations公司發(fā)布BridgeSwitch™集成半橋電路(IHB)的電機驅動(dòng)器IC產(chǎn)品系列。BridgeSwitch IC內部集成了兩個(gè)性能加強的FREDFET（具有快恢復外延型二極管的場(chǎng)效應晶體管）分別用于半橋電路的上管和下管，且具有無(wú)損耗的電流檢測功能，可使300 W以?xún)鹊臒o(wú)刷直流(BLDC)電機驅動(dòng)器應用中的逆變器轉換效率達到98.5%。
IHB驅動(dòng)器所提供的優(yōu)異效率和分布式散熱方法可省去散熱片，有助于降低系統成本和重量。由于具有集成無(wú)損耗電流檢測、總線(xiàn)電壓檢測和系統級過(guò)溫檢測等特性，因此該器件系列非常適合家電中的BLDC電機驅動(dòng)應用。BridgeSwitch器件適合冰箱壓縮機、暖通空調系統風(fēng)扇以及其他家用和輕型商用泵、風(fēng)扇和風(fēng)機。
PI的半橋電機驅動(dòng)電路特別適用于家用電器30-300W直流電機應用，其智能高效，內置硬件電路保護，可大幅節省外圍電路成本。該半橋驅動(dòng)器能替代傳統的IPM模塊，能更安全地驅動(dòng)電機負載，也因為其高效及分布式散熱方式，從而可以做到無(wú)需散熱片的電機驅動(dòng)設計。從芯片內部結構講，該驅動(dòng)器有自供電能力，因而可以無(wú)需外部電源提供驅動(dòng)供電，而且每個(gè)半橋均可進(jìn)行外部電路配置，根據需要進(jìn)行相應的保護配置。該半橋驅動(dòng)IC有4個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)：
● 驅動(dòng)效率高，實(shí)現無(wú)需散熱片的設計
● 智能化，具備完善硬件故障保護及故障匯報功能
● 芯片集成度高，減少外圍器件，節省成本
● 適合任何類(lèi)型電機及控制算法應用
BridgeSwitch IC中所使用的600 V FREDFET集成了快速超軟恢復體二極管。這有助于大幅降低開(kāi)關(guān)損耗和減少噪聲的產(chǎn)生，從而簡(jiǎn)化系統級EMC設計。這款新的高壓自供電半橋電機驅動(dòng)器IC還具有內置的器件保護和系統監測特性，同時(shí)具備一個(gè)可靠的單線(xiàn)接口用以進(jìn)行工作狀態(tài)的更新，在電機微處理器和多達三個(gè)BridgeSwitch器件之間進(jìn)行通信。
每個(gè)BridgeSwitch器件的上管和下管限流點(diǎn)都可以單獨進(jìn)行設定，這樣無(wú)需微處理器及相關(guān)外圍電路在電機繞組開(kāi)路或短路情況下提供整個(gè)系統的保護。集成的無(wú)損耗電流監測特性可提供基于硬件的電機故障保護，有助于簡(jiǎn)化電機故障保護機制，從而滿(mǎn)足IEC60335-1和IEC60730-1要求。
高級產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Cristian Ionescu-Catrina表示：“我們重新審視了迅猛增長(cháng)的BLDC市場(chǎng)所面臨的挑戰，以及全球范圍內日益嚴格的節能標準和法規，于是推出了既可實(shí)現能源和空間節省，又能精簡(jiǎn)BOM的創(chuàng )新解決方案。新方案不僅能輕松符合安全標準，還能簡(jiǎn)化電路和縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。”
新器件的其他特性包括高達20 kHz的PWM工作頻率，同時(shí)還提供反映精確、實(shí)時(shí)FREDFET漏極電流大小的小信號輸出，其幅值與電機繞組的正向電流成鏡像關(guān)系。其安全特性包括兩級器件過(guò)溫檢測、下管和上管逐周期電流限流以及直流總線(xiàn)過(guò)壓和欠壓保護及報告。新器件可兼容所有常見(jiàn)的控制算法 – 磁場(chǎng)定向控制(FOC)、正弦控制以及提供有傳感器和無(wú)傳感器檢測的梯形控制算法，關(guān)于這三種控制模式請參見(jiàn)參考設計DER-654、DER-653和DER-749。BridgeSwitch采用薄型表面貼裝式InSOP-24C封裝，其爬電距離大于3.2 mm，可通過(guò)兩個(gè)裸焊盤(pán)實(shí)現使用PCB進(jìn)行散熱。
PI提供的樣板可以適應任何BLDC電機控制算法，能配合主流MCU指令集，適合梯形波、正弦波和FOC控制方式。
BridgeSwitch半橋驅動(dòng)IC使得具有電機的家電應用更加易于滿(mǎn)足節能標準，同時(shí)其可靠的硬件方式保護特性及故障匯報機制使得電機應用的可靠性大大提高。
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