使用電機(jī)驅(qū)動 IC 的內(nèi)置系統(tǒng)故障診斷來減少磁場回波

大多數(shù)逆變器設(shè)計中的微控制器 (MCU) 用于監(jiān)控故障情況并做出反應(yīng)，以及控制電機(jī)驅(qū)動。使用標(biāo)準(zhǔn)軟件包實現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動控制非常簡單且相對快速。故障診斷和保護(hù)更具挑戰(zhàn)性，并且從一種應(yīng)用到另一種應(yīng)用可能存在很大差異，因為它們依賴于各種不同的傳感器來監(jiān)測相電流、系統(tǒng)過熱狀況、振動和其他系統(tǒng)參數(shù)。

BridgeSwitch 結(jié)合了高效率、設(shè)計靈活性、增強(qiáng)的安全性、IEC 60335-1 和 IEC 60730-1 合規(guī)性以及故障診斷功能。設(shè)計人員面臨著不斷提高消費電器電機(jī)驅(qū)動效率和可靠性的要求所帶來的越來越大的挑戰(zhàn)。從歐盟到中國，越來越多的消費電器需要更高的效率，包括洗碗機(jī)、冰箱以及供暖、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 系統(tǒng)。1,2設(shè)計還需要符合 IEC 60335-1 和 IEC 60730-1 安全要求。與此同時，消費者和制造商都要求更高水平的可靠性——更少的現(xiàn)場服務(wù)和更少的退貨。根據(jù)近的一項行業(yè)研究，誤診導(dǎo)致 30% 的壓縮機(jī)退貨時“未發(fā)現(xiàn)故障” 3，從而增加了整個供應(yīng)鏈的成本和效率低下，并導(dǎo)致消費者不滿意。利用物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對消費電器的遠(yuǎn)程監(jiān)控，但設(shè)計必須支持有意義且經(jīng)濟(jì)高效的故障診斷系統(tǒng)和保護(hù)功能。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，設(shè)計人員可以采用 Power Integrations 的 BridgeSwitch 系列高壓自供電半橋電機(jī)驅(qū)動器 IC具有集成保護(hù)、系統(tǒng)監(jiān)控和功能，可提高效率、提高設(shè)計靈活性并增強(qiáng)逆變器和系統(tǒng)可靠性（圖 1）。

 圖 1 - BridgeSwitch 將高效率與廣泛的故障監(jiān)控和（藍(lán)色文本）相結(jié)合，以提高系統(tǒng)和逆變器的可靠性

高效率簡化了電機(jī)驅(qū)動的熱管理
BridgeSwitch 集成半橋簡化了高壓、逆變器驅(qū)動、單相或三相永磁或無刷直流電機(jī)驅(qū)動器的開發(fā)和生產(chǎn)。BridgeSwitch IC 包括專有的瞬時相電流輸出信號，有助于無傳感器控制方案的設(shè)計。這些 IC 包括兩個 600V、N 溝道功率 FREDFET，具有高側(cè)和低側(cè)驅(qū)動器，采用小外形、表面貼裝封裝 (13.6 × 9.4 × 1.35 mm)，可提供更長的爬電距離并允許冷卻兩個 FREDFET 均通過印刷電路板供電。 
FREDFET 中的超軟和超快二極管針對硬開關(guān)逆變器驅(qū)動進(jìn)行了優(yōu)化。高側(cè)和低側(cè)控制及驅(qū)動器是自供電的，無需外部輔助電源。分布式熱足跡與高達(dá) 99.2% 的效率相結(jié)合，在額定連續(xù) RMS 電流下無需外部散熱器，從而降低了系統(tǒng)成本、尺寸和重量。BridgeSwitch IC 可提供高達(dá) 400 W 的輸出功率，非常適合用于洗碗機(jī)和冰箱等電器的逆變器以及高效空調(diào)的冷凝器風(fēng)扇。
基于硬件的故障保護(hù)節(jié)省成本和時間
大多數(shù)逆變器設(shè)計中的微控制器 (MCU) 用于監(jiān)控故障情況并做出反應(yīng)，以及控制電機(jī)驅(qū)動。使用標(biāo)準(zhǔn)軟件包實現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動控制非常簡單且相對快速。故障診斷和保護(hù)更具挑戰(zhàn)性，并且從一種應(yīng)用到另一種應(yīng)用可能存在很大差異，因為它們依賴于各種不同的傳感器來監(jiān)測相電流、系統(tǒng)過熱狀況、振動和其他系統(tǒng)參數(shù)。對 MCU 進(jìn)行編程以解釋傳感器輸入并以獲得國際標(biāo)準(zhǔn)所需的適當(dāng)方式實施保護(hù)是很復(fù)雜的。監(jiān)控軟件是一個耗時且成本高昂的過程，通常會延遲上市時間。另一方面，BridgeSwitch IC 中基于硬件的電機(jī)驅(qū)動故障保護(hù)符合 IEC 60335-1 和 IEC 60730-1 的異常電機(jī)驅(qū)動操作要求，無需依賴軟件進(jìn)行控制，從而降低了成本并加快了上市時間。4使用符合 IEC 60730-1 的 A 類軟件指定可以節(jié)省兩個月的時間，并且使用 BridgeSwitch IC 還簡化了產(chǎn)品軟件更新的安全審批流程。BridgeSwitch 將全面的內(nèi)部故障保護(hù)功能與通過雙向故障總線進(jìn)行的外部系統(tǒng)級監(jiān)控和相結(jié)合（圖 3）。內(nèi)部故障保護(hù)包括針對兩個 FREDFET 的兩級熱過載保護(hù)和硬件可編程逐周期過流保護(hù)。