無刷直流電機(jī)（BLDC）的應(yīng)用量持續(xù)增長，各個市場對其需求持續(xù)不斷的增加。尤其是在工業(yè)領(lǐng)域，對電機(jī)節(jié)能的要求日益嚴(yán)格，歐盟計劃在2035年前節(jié)省2000億美元的能源消耗。事實(shí)上電機(jī)在能源消耗中所占比例高達(dá)50%-60%，因此提升電機(jī)效率顯得很重要。

  無刷直流電機(jī)（BLDC）的應(yīng)用量持續(xù)增長，各個市場對其需求持續(xù)不斷的增加。尤其是在工業(yè)領(lǐng)域，對電機(jī)節(jié)能的要求日益嚴(yán)格，歐盟計劃在2035年前節(jié)省2000億美元的能源消耗。事實(shí)上電機(jī)在能源消耗中所占比例高達(dá)50%-60%，因此提升電機(jī)效率顯得很重要。同時在家電領(lǐng)域，諸如歐盟ERP規(guī)定洗碗機(jī)效率的提升和待機(jī)能耗的限制等要求，以及印度市場對吊扇等產(chǎn)品節(jié)能的期望，也促進(jìn)了無刷電機(jī)的發(fā)展。此外，用戶對于更安靜、更精確、更可靠的家電使用體驗(yàn)的追求，也逐步推動了無刷電機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。

  隨著無刷直流電機(jī)（BLDC）的廣泛應(yīng)用，電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的不斷革新變得十分關(guān)鍵。深耕于高壓集成電路高能效功率變換領(lǐng)域的知名公司Power Integrations近期推出其全新高壓集成半橋(IHB)電機(jī)驅(qū)動器IC產(chǎn)品系列BridgeSwitch-2，以其高效、可靠和靈活的特點(diǎn)，為電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用帶來了全新的解決方案。

  BridgeSwitch-2是一款高壓集成半橋(IHB)電機(jī)驅(qū)動器IC，專為高達(dá)1馬力（746W）的應(yīng)用場景設(shè)計。其最大的特點(diǎn)在于集成了上管和下管的驅(qū)動，以及兩個性能增強(qiáng)的FREDFET，使得總系統(tǒng)能夠以無損耗的方式來進(jìn)行電流檢測，以此來實(shí)現(xiàn)高達(dá)99%的逆變器效率。

  簡化散熱設(shè)計：在封裝上，BridgeSwitch-2延續(xù)了PI做功率器件的優(yōu)勢,其外露的散熱焊盤便于熱量從BridgeSwitch-2 IC傳導(dǎo)至PCB板。

  BridgeSwitch-2 采用了高壓集成半橋（IHB）架構(gòu)，這種設(shè)計不僅簡化了系統(tǒng)布局，還明顯提升了散熱性能?？蓪C溫度降低30° C以上。傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動方案通常存在集中發(fā)熱點(diǎn)，輕易造成局部過熱，而 BridgeSwitch-2 通過將熱量均勻分布在整個 PCB 板上，有很大成效避免了這一問題。這種優(yōu)化不僅提升了系統(tǒng)的可靠性，還減少了對散熱片的依賴，以此來降低了整體成本。

  另外，該公司的PI Expert 軟件也支持散熱的設(shè)計，PI Expert可優(yōu)化逆變器性能且可即時計算溫升數(shù)值。該軟件可以給客戶一個直觀概念，進(jìn)而幫助工程師在做PCB板布局時，就可以預(yù)測到面積的大小，從而來達(dá)到最佳的效果。

  精確的無損耗電流檢測：值得一提的是BridgeSwitch-2提供了一項(xiàng)市場上獨(dú)有的特性-無損耗相電流（IPH）檢測功能，即對流經(jīng)下管FREDFET的電機(jī)電流加以鏡像檢測。傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動方案中常常要使用外部電流檢測電阻和運(yùn)算放大器，這不僅增加了元件數(shù)量，還可能受噪聲的影響而導(dǎo)致測量誤差。BridgeSwitch-2通過內(nèi)置的IPH相電流檢測功能，實(shí)現(xiàn)了對電機(jī)壽命高達(dá)92.5%的故障檢驗(yàn)測試準(zhǔn)確度，從而能夠提前做到預(yù)知性的設(shè)備維護(hù)，減低設(shè)備使用期間的宕機(jī)時間。此外，這種高精度的電流檢測還可以實(shí)時反饋電機(jī)的運(yùn)作時的狀態(tài)，經(jīng)由MCU控制軟件對電機(jī)的控制來優(yōu)化，并提高系統(tǒng)整體效率。

  BridgeSwitch-2省去了傳統(tǒng)檢測電路所需的分流器、運(yùn)算放大器和電平移動等器件。相比傳統(tǒng)方案，基于IPH的電流信息在硬件和軟件方面的綜合運(yùn)用，使得電流反饋電路的組成減少了90%，并可將逆變器的損耗減少10%以上。

  下圖左側(cè)波形圖為采用IPH的BridgeSwitch-2方案，通過合成電流信息來測試；而右側(cè)則展示了傳統(tǒng)方案，其中相電流由分流器和放大器測量得到，出現(xiàn)了大量噪聲，導(dǎo)致相電流的正弦波形雜亂，由此產(chǎn)生了能量損耗的問題，再者也會影響電機(jī)的靜音效果。必須要格外注意的是，這兩種電流波形均是采用相同的無感FOC控制的方式來進(jìn)行比較的。

  低功耗待機(jī)模式:低功耗待機(jī)模式是BridgeSwitch-2在能效方面的另一個亮點(diǎn)。其創(chuàng)新的睡眠模式設(shè)計將電機(jī)在閑置時的待機(jī)功耗降至10mW以下。這一設(shè)計不僅使系統(tǒng)易于滿足了歐盟ERP等嚴(yán)格的能效法規(guī)待機(jī)要求，還為設(shè)備在待機(jī)狀態(tài)下提供了更多的可用輸出功率，從而支持網(wǎng)絡(luò)接入和監(jiān)控等更多待機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)。BridgeSwitch-2是怎么來實(shí)現(xiàn)低功耗待機(jī)模式的？其具體流程為：當(dāng)微控制器檢測到了“睡眠工作條件”，隨后指示LinkSwitch-XT2 SR構(gòu)成的輔助電源降低對BridgeSwitch-2 IC的供電電壓。一旦BridgeSwitch-2檢測到供電電壓的降低，便切換至自供電工作模式。接著，微控制器強(qiáng)制BridgeSwitch-2進(jìn)入睡眠模式，從而使逆變器變換級空載功耗降低至10mW以下。這種睡眠模式不僅明顯降低了待機(jī)功耗，還確保在規(guī)定的待機(jī)功耗限值下（比如300mW待機(jī)功耗），能夠給大家提供更多的可用待機(jī)功率給負(fù)載。

  MotorXpert軟件套件，簡化設(shè)計與優(yōu)化性能：為了進(jìn)一步簡化電機(jī)驅(qū)動的設(shè)計和開發(fā)，Power Integrations 提供了 MotorXpert 軟件套件。該套件支持單相梯形控制和三相無傳感器磁場定向控制（FOC）模塊，通過圖形用戶界面（GUI）工具“終端仿真器”和符合 MISRA C 標(biāo)準(zhǔn)的代碼庫，設(shè)計人能實(shí)時優(yōu)化電機(jī)工作架構(gòu)，無需重復(fù)更新固件。這不僅加快了產(chǎn)品研究開發(fā)速度，還確保了設(shè)計的高效性和可靠性。該套件專注于充分的發(fā)揮不同電機(jī)的特性，提供了多項(xiàng)基本功能和優(yōu)勢，包括控制功能，如電機(jī)的啟動和停止，實(shí)現(xiàn)靈活的電機(jī)控制；設(shè)置功能，如電機(jī)的調(diào)試、啟動過程優(yōu)化以及各項(xiàng)應(yīng)用參數(shù)和保護(hù)特性的設(shè)定，使用戶能定制化電機(jī)驅(qū)動器的配置；可視化的信息，包括提供電機(jī)及逆變器故障診斷、電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵信息以及數(shù)字示波器顯示波形，幫助用戶更直觀地了解系統(tǒng)運(yùn)作時的狀態(tài)；其易于使用的界面，具有高度的參數(shù)可設(shè)定性，用戶都能夠在電機(jī)運(yùn)行期間就可對參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，無需在MCU上修改程序代碼，最后還能夠生成配置文件方便批量生產(chǎn)。該軟件同時還支持單相電機(jī)和三相電機(jī)的應(yīng)用，使得整個配置過程更便捷和靈活。

  廣泛的應(yīng)用場景：BridgeSwitch-2適用于功率范圍為30W至1馬力的電機(jī)應(yīng)用，包括家用電器和工業(yè)設(shè)施。在冰箱壓縮機(jī)、暖通空調(diào)、洗碗機(jī)、油煙機(jī)熱泵、循環(huán)泵、吊扇、滾筒洗衣機(jī)、研磨機(jī)和攪拌機(jī)等設(shè)備中，BridgeSwitch-2都能明顯提升電機(jī)驅(qū)動的性能和效率。

  綜上所述，BridgeSwitch-2系列產(chǎn)品的推出將極大地推動無刷電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展。通過其創(chuàng)新的IHB架構(gòu)、高精度的電流檢測、低功耗的待機(jī)模式以及強(qiáng)大的MotorXpert軟件套件，為電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用帶來了全面而深刻的技術(shù)革新。這些創(chuàng)新提升了電機(jī)驅(qū)動的性能和效率，滿足了新興市場對節(jié)能、高效、可靠的需求。不論是在家用電器還是工業(yè)設(shè)施中，BridgeSwitch-2都展示出了其無與倫比的優(yōu)勢，為用戶更好的提供了更高效、更可靠的電機(jī)驅(qū)動解決方案。