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安森美半导体用于白家电应用的无刷直流(BLKOK全

【/br/】电机又称马达,是根据电磁感应定律实现电能转换或传输的装置。其主要作用是产生驱动扭矩,作为电器或各种机器的动力源。根据工作电源,电机包括交流(AC)电机和直流(DC)电机。其中,DC电机包括机械换向的无刷DC电机和电子换向的无刷DC电机。BLDC电机分为旋转电角全站app下载器和步进电机,节能显著,噪音低,变速性能优异,特别适合冰箱、空开关、洗衣机等白色家电应用。随着国家各项节能政策的出台,BLDC电机被广泛引入家电行业。为了使这些BLDC电机可靠高效地工作,设计人员需要选择合适的电机驱动或控制方案。

安森美半导体拥有丰富的电机驱动器设计、生产和应用经验,提供广泛的电机驱动和控制方案。本文将介绍电机驱动器/控制器在白色家电产品中的典型应用,以及安塞尔美半导体高效可靠的BLDC电机驱动器/控制器方案。

电机/控制器在白色家电中的应用

据统计,冰箱使用的电机数量最多,达到5个左右;空搅拌、烘干、洗衣机也需要两台电机。冰箱直流风扇电机、自动制冰机及风门、干洗机空气风门、排水/供水泵等应用通常使用单片集成电机驱动器,而空直流风扇室外机/室内机、干洗机直流风扇电机会使用电机控制器。这些电机驱动器/控制器的合适电压和电流范围也不同,如图1所示。

图1:电机驱动器/控制器在白色家电中的应用

下面将讨论这三个重点白色家电产品不同细分应用的需求,以及安森美半导体相应的解决方案。

冰箱用BLDC电机驱动器

1)直流风扇电机

对于冰箱来说,通过风扇通风散热是一个重要的功能。安森美半导体为冰箱通风提供由BLDC电机驱动的单相和三相电机驱动器,包括单相传感器PWM软开关电机驱动器LV8861VH、三相无传感器脉冲幅度调制(PAM)电机驱动器LB11685AV、三相无传感器PWM软开关电机驱动器LV8804FV和LV8805SV。这些设备提供了静音驱动、高能效、变速控制和锁定保护等关键功能。

其中LV8861VH为单相风扇电机驱动器,最大能耗仅为1.3W,该器件VCC为7至18 V,输出电流可达1.2 A,LV8861VH提供单相全波运行,配合静音PWM驱动器,实现静音驱动,提供高能效。该器件的速度可以通过PWM输入来控制,有助于简化设计。其他功能包括低发热,快速启动电路,锁定保护和自动恢复电路,可调限流器,过热关机等。

图2: LV 8861 VH框图和应用图。

LB11685AV采用无传感器设计,简化制造;软启动有利于提高启动时的稳定性;软开关有助于提供静音驱动;锁定功能也可以防止损坏。

LV8804FV和LV8805SV是三相BLDC电机的无传感器驱动IC。三相驱动器支持低能耗和低振动。无霍尔传感器驱动器支持减小电机系统的尺寸。这两款IC非常适合要求高可靠性、长寿命的应用,比如冰箱风扇、服务器风扇等。

图3:3:LV 8804 Fv的框图。

2)自动制冰机

除了通风,自动制冰机也是BLDC电机在冰箱中的一个重要应用领域。安森半导体为自动制冰机BLDC电机驱动提供的器件包括LB1948M和LV8548M,提供高击穿电压、高能效、零待机电流等关键特性。LB1948M是一款双通道、12V低饱和电压驱动、正向/反向电机驱动器。它采用了鲁棒的击穿设计,待机模式下的电流消耗为零。当输出电流IO为400 mA时,饱和电压VO(sat)的典型值仅为0.5 V。LV8548M是单通道步进电机驱动器,也可用于双通道H桥DC电机驱动器。LV8548M的激励模式包括全步和半步,并提供不同的步幅调节。该器件的导通电阻仅为1 ω,有助于提高能效。待机模式下的功耗也为零,提供低功耗运行。

图4:4:LV 8548m(左:驱动2台DC电机;右图:驱动步进电机)

3)阻尼器

阻尼器主要用于缓冲。当作用点缓慢移动时,几乎没有阻力,但当作用点快速移动时,阻力明显增大。它们广泛用于冰箱、洗衣机和其他应用中。除了上面提到的LB1948M和LV8548M,安森半导体使用的冰箱风门的电机驱动器还包括LB1909M和LV8549M。这些器件具有高击穿电压、高能效和低待机电流等关键特性。


图5:5:lb 1909m的框图。

其中,LB1909M采用三端口接口的简化设计,是一款双通道低饱和电压步进电机驱动器。其工作电源电压为2.5 V至16 V,待机状态下电流消耗为零,并内置过热关机电路。LV8549M是一款单通道低饱和电压步进电机驱动器,导通阻抗仅为1 ω,有助于提高能效。待机模式下的功耗也为零,提供低功耗运行。LV8549M的最大电源电压为20 V,最大输出电流可达1 A。

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和烘干洗衣机的电机驱动器。

而干洗机的风门关键要求和冰箱风门的要求是一样的。可以使用的单片机电机驱动器有LB1948M、LV8548M、LB1909M、LV8549M等。

除了阻尼器,DC电机还用于干衣机和洗衣机的排水泵/供水泵。安塞尔美半导体用于干衣机和洗衣机的电机驱动器包括LB11920和LB1975,具有高能效和变速控制等关键特性。其中,LB11920为三相BLDC电机驱动器,采用直接PWM驱动,易于控制。PWM比率空可以由IC的输入控制。LB11920支持9.5 V至30 V的宽电源电压范围,该器件内置高端和低端反冲吸收二极管,以提供反冲保护。其他功能包括短路制动、电流限制、低电压保护、电机锁定保护和过热保护等。

图6:6:lb 11920的框图。

LB1975也是一款三相BLDC电机驱动器,可承受46 V电压和2.5 A输出电流。它不仅可用于干衣机和洗衣机的排水/供水泵电机驱动,还可用于其直流风扇驱动。

空室内机/室外机直流风扇电机控制器

普通房间空调节包括室内机和室外机等不同部件,均使用DC风扇。安森美半导体为空室内机/室外机直流风扇提供的电机控制器结合了保护电路和混合集成电路(HIC),具有高能效、静音驱动等关键特性。这些器件包括LC08000M、LV8139JA、LV8136V等。

其中LC08000M是安森半导体公司正在开发的三相BLDC风扇电机控制信号处理器。该设备采用磁场定向控制(FOC)技术,具有超高的能效。该装置与带霍尔传感器的FOC配合使用,可与FOC一起控制闭环速度。它具有静音驱动、宽工况下高效驱动、无需软件开发的FOC、易于部署等关键特性。它还集成了多种保护功能,如过流保护、锁定保护和自动恢复、反向保护、霍尔传感器故障检测、外部故障信号输入、低电压保护、温度异常检测和异常状态输出等。

图7:7:LC 08000m应用示意图。

LV8136V是一款用于三相BLDC电机的PWM系统预驱动芯片。该设备采用节能静音的PWM驱动(150驱动系统),可以降低驱动噪音。该器件可与STK611或STK5C4系列半导体的HIC结合使用,并提供与该系列HIC互补的保护电路,可减少元件数量并提供高可靠性。该器件还提供省电模式,可将待机模式下的功耗降至零。LV8139JA提供180 PWM静音驱动。

总结:

作为全球领先的高性能、高能效电子产品硅解决方案供应商,安森美半导体为白色家电提供完整的解决方案,包括电源、电机驱动、用户界面、通信、测量等。本文重点介绍安森美半导体应用于冰箱、烘干机、洗衣机等白色家电的无刷DC电机驱动和控制方案,帮助设计人员针对具体应用选择合适的产品,设计出高能效、高可靠性、静音运行的白色家电,并满足相关能效法规的要求。

供稿:安森美半导体

参考资料:

1.http://www.chinawebinar.com/landing/498352.HTM安森美半导体“安森美半导体家用无刷DC电机控制/驱动方案”在线研讨会(主讲人:史宝琦)

2.安森美半导体网站www.onsemi.cn






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