超越节能期望：BridgeSwitch-2打造高效能耗电机控制新范式|元件|无刷|电阻|直流电|耗电机|节能期望|逆变器

前言

随着无刷直流电机的使用不断增长，其在多个领域的应用前景也愈加广阔。尤其是在工业类电机的应用中，节能要求正日益严格。欧盟计划到2035年通过一系列节能指令节省2000亿美元的能耗，而无刷直流电机因无电刷设计，减少了摩擦损耗，成为更新换代的主力。此外，欧盟ErP指令规定，从2025年开始，待机能耗必须低于300mW，这进一步推动了低能耗无刷直流电机的应用。

无刷直流电机因无电刷，运行更安静，用户体验会大大增加。例如，使用无刷直流电机的排油烟机会更安静。在暖通空调应用中，无刷直流电机可通过MCU和软件控制，实现更精准的气流控制。此外，预测电机使用寿命并提前更换，可以减少家电设备的宕机时间，提高设备的可靠性和用户满意度。

充电头网了解到Power Integrations（以下简称：PI）近期推出了全新高压集成半桥(IHB)电机驱动器IC产品系列BridgeSwitch™-2，进一步增强无刷直流电机(BLDC)的软硬件组合解决方案。

BridgeSwitch-2

BridgeSwitch-2是PI最新推出的高压集成半桥(IHB)电机驱动器IC产品系列，这款IC内部集成了上管和下管的驱动以及两个性能加强的FREDFET，内部采用无损耗的电流检测，可提供高达99%的逆变器效率。IHB架构消除了系统中的集中发热点，可提高设计的灵活性和可靠性，并可大幅减少元件数量，节省PCB面积。

BridgeSwitch-2 IC的功率范围为30W至746W (1HP)，适合高达1马力 (746W)的应用场景，应用非常广泛，包括热交换器风扇、冰箱压缩机、流体循环泵、燃气锅炉燃烧风扇、洗衣机滚筒以及厨房搅拌机和搅拌器。相较于分立式设计，IHB架构省去了电流检测电阻和相关信号调整电路，元件数量减少了50%，PCB空间减少了30%。

电机的运行不仅依赖硬件，还需要软件的支持，即MCU运行电机控制程序并和逆变器及电机等硬件配合工作。BridgeSwitch-2由MotorXpert软件套件提供支持，包括单相梯形控制和三相无传感器磁场定向控制(FOC)模块，可加快逆变器的开发速度。两者配合带来了一站式的整体逆变器解决方案。这样不仅提供驱动电机所需的逆变器设计，还提供相关电机调试软件，以配合任何品牌的MCU，实现高效、静音的总体系统方案。这一整合方案能够显著缩短产品的入市时间，用户无需具备软件专业知识即可通过MotorXpert调整电机的运行参数，达到最佳匹配效果。

此外，这款解决方案能够轻松满足欧盟ERP待机标准，使系统更容易满足300mW的低待机功耗要求。BridgeSwitch-2还可以通过其特有的相电流检测技术，提前对电机的健康状态进行检测，从而预知电机的工作状态和使用寿命，便于提前对电机进行维护，以减少整体产品的宕机时间，提高设备可靠性。该集成半桥IC产品内部只有两个功率开关管，对于三相电机应用，可以使用3个独立封装的IC，利用PCB板均匀散热进而优化器件温升性能，消除了传统IPM模块方案中集中发热的缺点，同时其高集成度的特点也利于减少元件数量，提高可靠性。FREDFET的功率开关管，经过对体二极管恢复特性的优化，使得带感性的电机负载情况下效率更高，EMI表现更佳。最终，通过MCU的控制，可实现更精确的电机控制，发挥出无刷直流电机包括转速、噪音和谐波等各方面的性能优势。PI提供的MotorXpert电机调试软件也大大简化了系统设计，缩短了产品入市时间。

BridgeSwitch-2 IC具有两种不同的封装设计，分别是适用于紧凑设计的InSOP-24C封装以及适用于500W以上高功率电机应用的InSOP-L38封装，这两款封装都可以通过外露的散热焊盘将热量传导至PCB板，进而实现无散热片的设计，同时其超薄的封装也适合于将逆变器与电机集成在一起的这类空间受限的紧凑型应用。

为达到对电机的控制，控制软件需要知道相电流的信息。传统的相电流检测方法是通过外部电流检测电阻的方式来实现的，但这种方法不仅降低了效率，还需要额外的放大和电平移动电路，增加了成本和电路板面积。BridgeSwitch-2 IC集成了相电流检测（IPH）功能，主要是利用下管的内部电路进行相电流的检测，并仅需外接一个电阻就可通过IPH引脚获取电流信息。这种方法简化了电路设计，减少了外部电流检测电阻和相关外围电路的需求，降低了系统成本。此外，由于电流检测在内部完成，也避免了噪声干扰，提高了电流检测的准确性。去掉外部电流检测电阻后，减少了超过10%的逆变器损耗，温升表现明显改善，从而提升了系统效率。

同时还可利用IPH来准确的预估电机的使用寿命，相比于传统的基于分流器的检测方式，IPH检测方式对电机寿命预估的准确度可高达92.5%，具备更高精确度的同时兼具更高的成本效益。

BridgeSwitch-2可利用硬件方式处理操作中发生的异常，进而可以使用IEC 60730标准中 A类安全的软件，这样可缩短数月的产品认证时间。无刷直流逆变器不工作时还可设定进入睡眠模式，从而将驱动器功耗降至10mW以下；这意味着在规定的待机功耗限值下，可以为实现网络接入和监控等功能的电路负载提供更多的可用功率。

在保护机制方面，BridgeSwitch-2 IC具有内置直流过压保护和电流限制功能，无需依赖系统软件即可保护逆变器和系统。可选择错误标志或全面的故障母线报告功能来满足各种系统要求。现在，凭借高精度的内置IPH信息和通过故障母线提供的全面报告，可以实现故障预测等新兴应用的使用需求。BridgeSwitch-2电机驱动采用内置的基于硬件的下管和上管过流保护，符合IEC 60335-1 A类要求。此外，BridgeSwitch-2无需辅助电源即可工作，从而进一步减小PCB面积和减少元件数量。

充电头网总结

PI推出的BridgeSwitch-2系列高压集成半桥（IHB）电机驱动器IC，不仅在硬件层面提供了创新的解决方案，更通过MotorXpert软件套件的配合，实现了软硬件的深度整合，极大地提升了电机控制系统的性能和可靠性。这款IC不仅响应了欧盟ErP指令对低能耗电机的需求，而且通过高效的逆变器设计和精准的相电流检测技术，简化了设计过程，缩短了产品上市时间，为电机的节能和智能化控制提供了强有力的支持。