電機(jī)又稱馬達(dá)，是一種依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的裝置，主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源。 按工作電源來分，電機(jī)包括交流(AC)電機(jī)和直流(DC)電機(jī)。其中直流電機(jī)又包括采用機(jī)械式換向的有刷直流電機(jī)和采用電子換向的無刷直流(BLDC)電機(jī)。BLDC電機(jī)又分旋轉(zhuǎn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，具有顯著的節(jié)能、低噪聲和優(yōu)異變速性能等特性，特別適合于電冰箱、空調(diào)及洗衣機(jī)等白家電應(yīng)用。隨著國家各項(xiàng)節(jié)能政策的出臺(tái)，家電行業(yè)已經(jīng)開始廣泛導(dǎo)入BLDC電機(jī)。要使這些BLDC電機(jī)可靠、高效地工作，設(shè)計(jì)人員需要選擇恰當(dāng)?shù)碾姍C(jī)驅(qū)動(dòng)或控制方案。

安森美半導(dǎo)體在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及應(yīng)用方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn)，提供寬廣范圍的電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制方案。本文將介紹電機(jī)驅(qū)動(dòng)器/控制器在白家電產(chǎn)品中的典型應(yīng)用，以及安森美半導(dǎo)體高能效、高可靠性BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器/控制器方案。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)器/控制器在白家電中的應(yīng)用

據(jù)統(tǒng)計(jì)，電冰箱中使用的電機(jī)數(shù)量最多，達(dá)到約5個(gè);空調(diào)和烘干及洗衣機(jī)也都要用到2個(gè)電機(jī)。電冰箱的直流風(fēng)扇電機(jī)、自動(dòng)制冰機(jī)及阻尼器，烘干及洗衣機(jī)的節(jié)氣閥和排水/供水泵等應(yīng)用通常會(huì)使用到單芯片的集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，而空調(diào)的直流風(fēng)扇室外機(jī)/室內(nèi)機(jī)、烘干及洗衣機(jī)的直流風(fēng)扇電機(jī)會(huì)使用到電機(jī)控制器。這些電機(jī)驅(qū)動(dòng)器/控制器適合的電壓及電流范圍也各不相同，如圖1所示。

圖1：電機(jī)驅(qū)動(dòng)器/控制器在白家電中的應(yīng)用

下文將探討這三類重點(diǎn)白家電產(chǎn)品不同細(xì)分應(yīng)用的要求，以及安森美半導(dǎo)體相應(yīng)的解決方案。

電冰箱用BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

1) 直流風(fēng)扇電機(jī)

對于電冰箱而言，通過風(fēng)機(jī)通風(fēng)來排熱是重要功能。安森美半導(dǎo)體提供應(yīng)用于電冰箱通風(fēng)用BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)的單相及3相電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括單相帶傳感器脈寬調(diào)制(PWM)軟開關(guān)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器LV8861VH、三相無傳感器脈沖幅度調(diào)制(PAM)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器LB11685AV，以及三相無傳感器PWM軟開關(guān)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器LV8804FV和LV8805SV等。這些器件提供靜音驅(qū)動(dòng)、高能效、變速控制及鎖定保護(hù)等關(guān)鍵特性。

其中，LV8861VH是最大能耗僅1.3 W的單相風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。這器件的VCC為7至18 V，輸出電流可達(dá)1.2 A。LV8861VH藉安靜的PWM驅(qū)動(dòng)器提供單相全波工作，實(shí)現(xiàn)靜音驅(qū)動(dòng)，并提供高能效。這器件可由PWM輸入來控制速度，幫助簡化設(shè)計(jì);其它特性包括產(chǎn)生的熱量低、包含快速啟動(dòng)電路、鎖定保護(hù)及自動(dòng)恢復(fù)電路、可調(diào)節(jié)限流器、過熱關(guān)閉等。

圖2：LV8861VH框圖及應(yīng)用示意圖

LB11685AV采用無傳感器設(shè)計(jì)，簡化制造;軟啟動(dòng)有利于提升啟動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性;軟開關(guān)則有助于提供靜音驅(qū)動(dòng);鎖定保護(hù)特性也可防止受到損壞。

LV8804FV和LV8805SV均是三相BLDC電機(jī)無傳感器驅(qū)動(dòng)IC。三相驅(qū)動(dòng)器支持低能耗及低振動(dòng)工作。無霍爾傳感器驅(qū)動(dòng)器支持減小電機(jī)系統(tǒng)的尺寸。這兩顆IC非常適合于像電冰箱風(fēng)扇及服務(wù)器風(fēng)扇這樣的要求高可靠性及長使用壽命的應(yīng)用。

圖3：LV8804FV框圖

2) 自動(dòng)制冰機(jī)

除了通風(fēng)，自動(dòng)制冰機(jī)也是BLDC電機(jī)在電冰箱中的重要應(yīng)用領(lǐng)域。安森美半導(dǎo)體提供用于自動(dòng)制冰機(jī)BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)的器件包括LB1948M和LV8548M等，這些器件提供高擊穿電壓、高能效和零待機(jī)電流等關(guān)鍵特性。LB1948M是2通道、12 V低飽和電壓驅(qū)動(dòng)、正向/反向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，采用強(qiáng)固的擊穿設(shè)計(jì)，在待機(jī)模式下的電流消耗為零，在輸出電流IO為400 mA條件下的飽和電壓VO(sat)典型值僅為0.5 V。LV8548M是單通道步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，也可用于2通道H橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。LV8548M的勵(lì)磁模式包括滿步及半步等，提供不同的步幅調(diào)節(jié);這器件的導(dǎo)通阻抗僅為1 Ω，幫助提升能效;待機(jī)模式下的電流消耗同樣為零，提供低能耗工作。

圖4：LV8548M框圖(左圖：驅(qū)動(dòng)2個(gè)直流電機(jī);右圖：驅(qū)動(dòng)1個(gè)步進(jìn)電機(jī))

3) 阻尼器

阻尼器主要用于起緩沖作用，當(dāng)作用點(diǎn)運(yùn)動(dòng)很慢時(shí)，幾乎沒有阻力，而在作用點(diǎn)運(yùn)動(dòng)較快時(shí)阻力就明顯增大，廣泛用于電冰箱和洗衣機(jī)等應(yīng)用。安森美半導(dǎo)體用于電冰箱阻尼器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器除了上述LB1948M和LV8548M，還包括LB1909M和LV8549M。這些器件提供高擊穿電壓、高能效及低待機(jī)電流等關(guān)鍵特性。

圖5：LB1909M框圖

其中，LB1909M采用簡化設(shè)計(jì)的三端口接口，是一款雙通道低飽和電壓步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，工作電源電壓為2.5 V至16 V，待機(jī)狀態(tài)下的電流消耗為零，內(nèi)置過熱關(guān)閉電路。而LV8549M是一款單通道低飽和電壓步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，導(dǎo)通阻抗僅為1 Ω，幫助提升能效;待機(jī)模式下的電流消耗同樣為零，提供低能耗工作。LV8549M的最大電源電壓為20 V，最大輸出電流可達(dá)1 A。

烘干及洗衣機(jī)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

烘干及洗衣機(jī)阻尼器的關(guān)鍵要求跟電冰箱阻尼器相同，可采用的單芯片電機(jī)驅(qū)動(dòng)器有如LB1948M、LV8548M、LB1909M和LV8549M等。