隨著人們生活水平的提高和現(xiàn)代化生產(chǎn)、辦公自動化的發(fā)展，家用電器、工業(yè)應用等設備都越來越趨向于高效化、小型化及智能化。電機作為其執(zhí)行元件的重要組成部分，必須具備高精度、高效等特點。現(xiàn)階段中，無刷直流電機憑借著能效高、出色的動態(tài)性能以及運行噪聲低等等優(yōu)勢，在不久的將來將具有非常廣闊的市場前景。

無刷直流電機優(yōu)勢明顯，市場應用廣泛。而各大企業(yè)也根據(jù)市場需求，推出不同的解決方案。作為高壓集成電路高能效電源轉換領域的知名公司，Power Integrations也不例外，相繼推出各種高效、高可靠性、高集成度的電機驅動器參考設計方案。為了詳細闡述其電機驅動器的參考設計方案，在日前舉行的第13屆（順德）家電電源與變頻控制技術創(chuàng)新研討會上，來自Power Integrations的高級現(xiàn)場應用工程師謝厚林給大家分析了采用BridgeSwitch電機驅動 IC 實現(xiàn)BLDC驅動器創(chuàng)新。

【PI高級現(xiàn)場應用工程師謝厚林在演講】

無需散熱片，可提供完善保護的高效電機驅動器

其集成半橋（IHB）電路適合于高達300W高壓無刷直流電機驅動電路。采用的分布式散熱方法可省去散熱片，集成半橋的電路結構減少了系統(tǒng)集中發(fā)熱的現(xiàn)象，其架構十分靈活，將熱量均勻分布在不同的器件上。降低了散熱成本，節(jié)省系統(tǒng)成本，減少了焊點的機械應力，從而大幅增強可靠性。其薄型、緊湊型的表面封裝可以提供更寬的爬電距離，兩個功率FREDFET（具有快恢復外延型二極管的場效應晶體管）可直接通過PCB的鋪銅來散熱，簡化了散熱設計。

BridgeSwitch IC使用600V低導通阻抗RDS(ON）的FREDFET，集成了快速超軟恢復體二極管，非常適合應用于硬開關型逆變器驅動。而且還有助于大幅降低開關損耗和減少噪聲的產(chǎn)生，從而簡化系統(tǒng)級EMC設計。對于幾百瓦的電機驅動應用來說，逆變器效率很小的改善也對系統(tǒng)溫升及能耗的節(jié)約有顯著的影響。這款驅動IC還具有完善的系統(tǒng)級保護，每個BridgeSwitch器件的上管和下管限流點都可以單獨進行設定，這樣無需微處理器及相關外圍電路在電機繞組開路或短路的故障情況下提供整個系統(tǒng)的保護。它還可通過簡單的數(shù)字接口與微控制器連接，實現(xiàn)雙向故障及狀態(tài)通信。并且此驅動器完全可以利用高壓母線實現(xiàn)自供電，從而無需傳統(tǒng)應用中所必須的雙路輸出輔助供電電源及相應的自舉二極管，可大大簡化電路并降低系統(tǒng)成本。

BridgeSwitch器件的半橋驅動器集成方式可以非常靈活地適用于單相或多相電機驅動應用，并且兼容所有常見的控制算法，支持（6步）梯形控制算法、正弦控制以及磁場定向控制(FOC)。具有的無損耗電流檢測功能，可使300 W以內的無刷直流(BLDC)電機驅動器應用中的逆變器轉換效率達到98.5%。內部高壓開關管的開通關斷斜率控制不但兼容的開關效率還可降低EMI干擾。BridgeSwitch可為30W至300W范圍內的BLDC電機驅動提供明顯優(yōu)勢。

【第13屆（順德）家電電源與變頻控制技術創(chuàng)新研討會現(xiàn)場】

BridgeSwitch BLDC參考設計方案結構簡單 ，轉換效率超過98%

采用FOC控制器驅動的典型逆變器規(guī)格參數(shù)為：輸入電壓范圍為180V DC到264V DC，輸入功率為108W，輸出功率為100W，電機相電流為0.5A，PWM載波頻率最小值為5kHz，最大值為15kHz，工作環(huán)境溫度范圍為0℃-40℃。而我們今天這里所講的參考設計方案，是使用了三個BridgeSwitch BRD1163C器件組成的三相逆變器，其設計結構簡單，才不到100個元器件。

此參考設計在整個負載范圍內一直保持一致的高效率，即使在輸出功率變化范圍很大的情況下，其功耗始終保持不變，表明其具有一致的高效性。同時謝厚林工程師還提到此設計方案還具有極低的空載輸入功率、優(yōu)異的相電流平衡特性，即使PWM調制頻率從5kHz增加到15kHz，其相電流波形依然保持不變。在頻率為5kHz時，其外殼溫度可以保持在74℃以內，即使頻率為15kHz，外殼溫度也可以保持在93℃以內，說明具有極優(yōu)的散熱性能。

謝厚林工程師給我們講述了兩個基于BridgeSwitch IC的BLDC參考設計方案，從下圖中，我們可以看出，沒有使用傳感器，采用了Toshiba TMPM375微處理器，F(xiàn)OC控制方式的參考設計方案效率可以高達98%；而開發(fā)板支持第三方MCU，采用梯形控制或正弦控制方式的參考設計方案滿載效率依然可以超過98%。

【參考設計DER-653】

【參考設計DER-654】

謝厚林工程師最后總結到：

BridgeSwitch集成半橋電路(IHB)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電機驅動應用。BridgeSwitch器件適合冰箱壓縮機、暖通空調系統(tǒng)風扇以及其他家用和輕型商用泵、風扇和風機。

【PI公司工程師為用戶詳細講解產(chǎn)品】