家电吹起变频风 BLDC/PMSM前景看俏

2014-07-21 08:27:05来源: 新电子

    直流变频马达全面抢进家电应用市场。为了改善家电的节能及运转效率,不少厂商已开始将家电采用的传统交流感应马达,汰换成直流无刷马达(BLDC)或永磁同步马达(PMSM)。这两者皆系透过变频电路设计达到可调速的变频效果,虽然初期采用成本较高,不过在消费者环保意识抬头之下,BLDC及PMSM市场正在稳定起飞。

    合泰半导体产品技术开发处/马达产品技术部专案处长潘健章表示,传统交流感应马达存在于大部分家电产品中,其变频原理系透过简单的V/F(Voltage/Frequency)来控制马达转速;而为了提升交流感应马达的功率,业界已开始透过功率元件构成的变频电路,让部分采用传统交流感应马达的小家电能以相同的转速提供较大马力,不过其效率值仍不理想。

    潘健章进一步指出,相较之下,透过变频电路设计来达到调速功能的BLDC及PMSM(统称为直流变频马达),则拥有静音、节能、产品寿命周期长,以及在相同功率下,因能提供马达较高扭力,所以体积较小等特点,这些都是交流感应马达难以媲美的优势。随着现代人开始愿意花较高成本来提高生活品质,拥有变频功能的家电产品需求已逐渐涌现。

    从应用产品来看,现阶段以变频空调发展相对比较成熟,变频冰箱和变频洗衣机则处于起步阶段,具有广阔的市场成长空间,而且对变频技术的要求更加苛刻。

    飞思卡尔(Freescale)亚太区微控制器(MCU)业务拓展与市场经理李唐山进一步分析,变频马达对于微控制器的运转时脉,及内置的类比数位转换器(ADC)和脉冲宽度调变(PWM)都有一定要求。以磁场导向控制(Field Orientated Control, FOC)的高效能马达如PMSM为例,因应马达的高速旋转需求,ADC速度须至少为1Mbit/s,在采样的间隔时间内,ADC又必须完成三相到两相静止坐标系,再到旋转坐标系的变换,以及搭配相关的运算和控制,并即时完成系统的其他回应。

    不过,李唐山表示,PMSM虽然结构紧凑、性能上适合以弦波控制,所以杂讯更小、效率和可靠性更佳,但囿于成本较高,目前普及率仍不理想,预计至2015年PMSM市场才会明显增长,因此BLDC仍会是未来几年内的主流。

    德州仪器(TI)马达事业部现场应用工程师刘俊男亦认为,目前市面上采用BLDC马达的小家电,仅约占一成多,未来成长空间巨大,因而成为半导体厂商注目的焦点。

    事实上,BLDC可依照不同产品需求,选择以方波或弦波控制马达运作。潘健章解释,方波控制方案的优点为设计简单、便宜、马力大;而使用弦波驱动方案可大幅降低马达侧向力的作用,达到降低振动噪音的效果,因此对MCU的规格要求也较高。

    潘建章进一步分析,虽然BLDC马达理论上是属于方波电压,不过为了让无法导入高成本PMSM马达的家电,仍能享有趋近于PMSM能效的产品优势,也有不少厂商开始推出BLDC马达改搭弦波控制的方案,尤其是诉求静音效果的家电更有此需求,如静音落地扇,而诸如吸尘器、电动机等对噪声要求不严苛的产品,则仍采用方波控制的BLDC马达。

    面对变频家电带来的BLDC及PMSM商机,MCU厂商也祭出各种方案抢攻不同的应用市场。如合泰半导体针对电动工具、风扇等低价位需求的BLDC马达应用,以及冷气、电冰箱压缩机、洗衣机等诉求高效能的PMSM应用,各祭出8位元及32位元MCU系列;飞思卡尔则是以32位元的数位讯号控制器(DSC)或是Kinetis KV MCU搭配马达开发套件(Motor Suite)来抢攻高效率马达市场。

关键字:家电  变频  BLDC  PMSM

编辑:刘燚 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/szds/2014/0721/article_7682.html
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