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功率技術/新能源  

使用新一代智慧功率模組有效提升馬達驅動效率

上網時間: 2011年10月14日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:功率模組  馬達驅動  變頻器  Motion-SPM  μMini-DIP SPM 

作者:Bok Keun, Song

Soo Hyuk, Han

Cha Kwang, Kim

資深應用工程師

快捷半導體公司

家用電器製造廠商,尤其是帶有馬達驅動功能的家電製造廠商正在因應全球各地能源法規的要求,找尋新的解決方案以提高其產品的能效。為了滿足這些法規的要求,使用變頻器是提高能效的一種解決方案。但是設計人員也必須意識到,採用變頻器會帶來一些問題,包括電路設計變得複雜,板卡尺寸增大,製造成本增加,以及可靠性和生產力等問題。

為滿足這一需求,快捷半導體最新的Motion-SPM系列產品μMini-DIP SPM為設計人員提供了一個新的替代解決方案,該方案相比傳統方法具有明顯的優勢。下文因此將介紹在家電馬達驅動中的不同解決方案,討論它們的優點和不足之處,以及基於μMini-DIP SPM系列產品的新解決方案的優勢所在。

強制性的能源法規

由於人類的活動,地球正在暖化,全球氣候也在改變之中。降低能源消耗,利用可再生能源和改進能效技術是減少溫室氣體排放的重要措施。

根據美國能源資訊署(Energy Information Agency)的能源消耗報告,使用能源的四個領域為工業(31%)、運輸(28%),住宅(22%)和商業(19%)。

以一個‘能源之星’家庭為例,多達一半的能量是用於加熱與冷卻(cooling)。因此,從減少消耗及降低其對環境的影響來講,應該把焦點更加著重在加熱、通風和空調(HVAC)設備上。這類設備都與馬達驅動系統有關。其它與馬達控制系統有關的家電是洗衣機、冰箱等。馬達控制系統的能耗估計約佔家庭總能耗的一半以上。表1說明了全球能源法規的發展趨勢。

如何提高馬達驅動效率?

為滿足強制性能源法規要求,所有馬達控制系統必須採用變頻器。眾所周知,變頻控制與傳統開/關控制比較可平均節省40%的電能。幾乎所有設備製造廠商都採用變頻系統來提高能效。同時,半導體供應商也在開發整合和分離式解決方案,包括功率模組?馬達變頻應用系統中的關鍵元件,元件內部整合半導體功率開關元件和驅動控制晶片。

設備製造廠商在決定如何改進變頻器效率,減小板卡尺寸和成本的同時,還面臨著設計週期縮短的壓力。為緩解設備製造廠商的擔憂,選擇集分離式電路和IC於一體的功率模組是最佳的方案。圖1中的藍色區域是驅動變頻馬達的模組部分。


圖1:採用Motion-SPM產品的3相馬達驅動系統架構圖。


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