用智能相位控制技术提高家用电器的电机效率
姜铁军 （东芝电子元件（上海）有限公司 系统LSI战略业务企划统括部 高级工程师）
摘 要：介绍了家用电器用电机的特点，以及东芝提升电机效率的智能相位控制技术和产品。
1 家电用电机的特点
电机在如今这个时代非常重要。根据相关数据显 示，全球大约50%的电能是被电机消耗的。在以前，电机的应用主要集中在工业领域，随着人民生活水平的不断提升，家用电器领域开始异军突起。数量巨大的家用电器在电机使用中占比很大，如家电类的冰箱、空调、洗衣机等，都需要电机提供动 力。相较工业设备中电机对驱动性能和功率的追求不同，家电中的电机追求高效率、高性价比与超高的设备稳定性。
随着环保与能耗方面政策的不断出台，目前我们十分看好无刷直流电机（BLDC）在家电领域的应用。以家用空调风机为例，中国的产量在每年5千万台左右，预计在未来3年，无刷直流电机在空调中的占比将由现在的30%提高到70%，有理由认为BLDC在家电领域的应用前景是一片大好。
目前BLDC电机的技术发展趋势主要集中在提升电机本身的工作效率，东芝已经研发了智能电机驱动技术，能够大幅提升工作效率。另一方面，由于家电本身的工作特点，对于电机的消耗是很大的，所以也就对产品的可靠性提出了更高的要求。此外，由于家电市场的竞争十分激烈，性价比方面也是一个很重要的发展方向。
2 提升效率的方案：智能相位控制技术
从民用技术角度看，高效电机的趋势是发展智能相位控制技术，提高效率并减少不必要的输出。智能相位控制技术应用于直流无刷电机驱动，在不同速度下智能调节电机电流相位，使电机在不同工况下效率最佳。技术特点：高效率，无外围元器件，不同转速自动调整。
根据电机运转原理，当无刷直流电机以正弦波进行驱动时，由于电机本身存在阻抗的影响，电机转速变化会引起电机电压与电流的相位差，这会导致功耗增加，大大降低电机驱动效率（如图1）。智能相位控制技术比较了电流相位（电流信息）和电压相位（霍尔效应信号）之间的关系，并向电机电流控制信号提供反馈，用户通过初始设置便可以轻松地对相位差进行自动调节， 在整个工作转速范围内实现最大的工作效率。这最大程 度上优化了传统电机产品相位差调节的复杂流程，大大降低了用户在研发过程中的负担。
图1
在提高效率方面，东芝电机驱动产品有独特的智能相位控制技术应对。东芝智能相位控制技术应用于无刷直流电机驱动，在不同速度下智能调节电机电流相 位，使电机在不同工况下效率最佳。技术特点：高效率，无外围元器件，不同转速自动调整，对应的产品有TC78B041FNG和TC78B042FTG。
东芝智能相位控制技术能提高电机控制系统效率， 并具有简单易用的特点。
同样，对于巨大的使用量，要有高可靠性才能满足客户的需求。东芝为满足客户需求，不断提高家电应用类产品的耐高压参数，推出最高耐压为600 V的IPM集成模块以及系列产品。
至于高性价比，是市场竞争的结果。东芝为客户提供高性价比的SiP产品（TB67B000A），将电机控制和功率IPM集成于单个封装，在性价比上做到了极致，而且SiP产品在本身高性价比的同时，还减小了PCB的使用面积，同样降低了客户的使用成本（如图2）。
图2
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第03期第12页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。
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