用于白色家电各功能模块的高能效方案设计解析

　　随着人们对能源使用、环境保护的观念越来越强，对人性化、个性化产品的需求越来越多，节能、环保、智能逐步成为了消费者对白家电产品新的诉求。如何为白家电提供更有效的电源管理、更精准的电机控制及更便捷的人机交互，成为了白家电厂商新的努力目标。下面介绍几款基于安森美半导体器件的几款高能效设计方案。

　　作为全球领先的高性能硅方案供应商，安森美半导体致力于为白家电领域提供全系统完备的技术和解决方案，所提供产品涉及电源和信号管理、逻辑、分立及定制器件，帮助白家电客户克服在电源管理、电机驱动、系统控制、用户接口、通信互连等各个功能模块中所面临的设计挑战。

　　图1. 白家电功能模块简化框图

　　电源管理功能模块

　　安森美半导体积极参与全球各种标准组织及工作组在电源能效方面各种规范及激励项目的制定及更新（如 ENERGY及80 PLUS ），推出符合世界各地所有相关规范的方案及产品。安森美半导体提供宽广阵容的电源管理方案，帮助客户应对在低待机能耗、高工作能效以及功率因数校正等电源管理关键领域所面临的挑战。其GreenPoint参考设计指明了设计高能效电源的方向，参考设计中包含的原理图、物料单（BOM）、PCB Gerber文件、设计重点及测试报告，可有效帮助工程师缩短设计周期，加快产品上市。

　　安森美半导体用于白家电电源管理功能模块的方案涵盖AC-DC转换、DC-DC转换、功率因数校正（PFC）及电源逆变等产品。安森美半导体的多款高效能AC-DC离线稳压器内部集成高压功率MOSFET，简化了小功率开关电源的设计。NCP107x（0/1/2/5/6/7）系列采用PDIP-7 或SOT-223封装，内部集成了700 V高压MOSFET，采用电流模式65/100/130kHz固定频率工作，用于3W至15W功率的应用。该系列支持频率反走及跳周期模式，能有效提升电源轻载能效。另外该系列还具有内置高压启动功能，支持动态自供电（DSS），提供无损耗启动序列。 电机驱动功能

　　安森美半导体为白家电变频驱动提供分立及模块式设计：

　　分立设计器件：安森美半导体用于MOSFET/IGBT门极驱动器NCP5104、NCP5106、NCP5111、NCP5181能工作在高达 600V的输入电压，具有每纳秒50V的dv/dt抗扰度，并兼容于3.3V和5V输入逻辑，这些器件使用启动电路（bootstrap）技术来确保驱动高边功率开关，并提供强固的设计。

　　安森美半导体用于功率因数控制器的IGBT产品有 NGTB05N60、NGTB10N60、NGTB15N60、NGTB20N60L2、NGTB30N60，带续流二极管；用于电机驱动被动功率因数校正的IGBT产品有NGTG12N60、NGTG15N60S1、NGTG20N60L2、NGTG30N60F、NGTG50N60F，不带续流二极管。

　　
　图4. 用于功率因数控制器的 IGBT

　 图 5. 用于电机驱动功率因数校正的IGBT

　　安森美半导体用于电机控制的MOSFET产品具有低导通阻抗、低电容、低门极电荷等特性，能将器件导通损耗、开关损耗以及驱动器损耗降至最低，提供高抗雪崩能力及大电流通过能力。

　　模块式设计：安森美半导体采用IMST（绝缘金属基板技术）技术使分立无源器件（电阻、电容）、分立有源器件（二极管、晶体管）及集成电路（门驱动器、DSP、逻辑）等封装到同一智能功率模块（IPM）中。

　　图6. 安森美半导体专有的绝缘金属基板技术（Insulated Metal Substrate Technology，IMST）示意图

　　智能功率模块（IPM）内含门极驱动、欠压保护（UVLO）、过温检测及电流检测等功能，通过内部优化布线来改善EMI及散热性能，可集成PFC。

　　安森美半导体用于白家电电机运动控制的步进电机驱动器提供高精度微步进，提供平顺、安静的运行。AMIS-30622集成无传感器停转检测，能动态控制速度、转矩及位置，维持连续运行；LB1948MC及LV8548MC能提供双极及BiDCMOS选择，支持单通道步进电机/双通道直流电机，励磁模式支持满步、半步，具有低饱和电压、低导通阻抗等特性；LV8712T采用单通道PWM恒流控制，励磁模式包括满步、半步、1/4步、1/8步，集成过热关闭、低压检测以及有源反激等保护。

　　安森美半导体提供应用于无刷直流电机（BLDC）驱动的单相及三相电机驱动器，LB11685AV采用无传感器设计，脉冲幅度调制（PAM）控制，软启动有利于提升启动时的稳定性，软开关则有助于提供静音驱动，内置限流器、过热关闭及抖动锁定（beat lock）保护；LV8136V是一款三相BLDC电机用PWM系统预驱动IC，提供高能效、150°PWM静音驱动。