使用电机驱动IC的内置系统故障诊断来减少磁场回波
发布日期:2023-09-21
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BridgeSwitch 结合了高效率、设计灵活性、增强的安全性、IEC 60335-1 和 IEC 60730-1 合规性以及故障诊断功能。设计人员面临着不断提高消费电器电机驱动效率和可靠性的要求所带来的越来越大的挑战。从欧盟到中国，越来越多的消费电器需要更高的效率，包括洗碗机、冰箱以及供暖、通风和空调 (HVAC) 系统。1,2设计还需要符合 IEC 60335-1 和 IEC 60730-1 安全要求。与此同时，消费者和制造商都要求更高水平的可靠性——更少的现场服务和更少的退货。根据近的一项行业研究，误诊导致 30% 的压缩机退货时“未发现故障” 3，从而增加了整个供应链的成本和效率低下，并导致消费者不满意。利用物联网可以实现对消费电器的远程监控，但设计必须支持有意义且经济高效的故障诊断系统和保护功能。为了应对这些挑战，设计人员可以采用 Power Integrations 的 BridgeSwitch 系列高压自供电半桥电机驱动器 IC具有集成保护、系统监控和功能，可提高效率、提高设计灵活性并增强逆变器和系统可靠性（图 1）。
图 1 - BridgeSwitch 将高效率与广泛的故障监控和（蓝色文本）相结合，以提高系统和逆变器的可靠性
高效率简化了电机驱动的热管理
BridgeSwitch 集成半桥简化了高压、逆变器驱动、单相或三相永磁或无刷直流电机驱动器的开发和生产。BridgeSwitch IC 包括专有的瞬时相电流输出信号，有助于无传感器控制方案的设计。这些 IC 包括两个 600V、N 沟道功率 FREDFET，具有高侧和低侧驱动器，采用小外形、表面贴装封装 (13.6 × 9.4 × 1.35 mm)，可提供更长的爬电距离并允许冷却两个 FREDFET 均通过印刷电路板供电。
FREDFET 中的超软和超快二极管针对硬开关逆变器驱动进行了优化。高侧和低侧控制及驱动器是自供电的，无需外部辅助电源。分布式热足迹与高达 99.2% 的效率相结合，在额定连续 RMS 电流下无需外部散热器，从而降低了系统成本、尺寸和重量。BridgeSwitch IC 可提供高达 400 W 的输出功率，非常适合用于洗碗机和冰箱等电器的逆变器以及高效空调的冷凝器风扇。
基于硬件的故障保护节省成本和时间
大多数逆变器设计中的微控制器 (MCU) 用于监控故障情况并做出反应，以及控制电机驱动。使用标准软件包实现电机驱动控制非常简单且相对快速。故障诊断和保护更具挑战性，并且从一种应用到另一种应用可能存在很大差异，因为它们依赖于各种不同的传感器来监测相电流、系统过热状况、振动和其他系统参数。对 MCU 进行编程以解释传感器输入并以获得国际标准所需的适当方式实施保护是很复杂的。监控软件是一个耗时且成本高昂的过程，通常会延迟上市时间。另一方面，BridgeSwitch IC 中基于硬件的电机驱动故障保护符合 IEC 60335-1 和 IEC 60730-1 的异常电机驱动操作要求，无需依赖软件进行控制，从而降低了成本并加快了上市时间。4使用符合 IEC 60730-1 的 A 类软件指定可以节省两个月的时间，并且使用 BridgeSwitch IC 还简化了产品软件更新的安全审批流程。BridgeSwitch 将全面的内部故障保护功能与通过双向故障总线进行的外部系统级监控和相结合（图 3）。内部故障保护包括针对两个 FREDFET 的两级热过载保护和硬件可编程逐周期过流保护。
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