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白家电迎来“黑科技”,待机功耗减半

2020-07-31
作者:毕晓东
来源:ChinaAET

         冰箱、洗衣机、空调等白色家电日趋智能化,Wi-Fi等通信功能配置越来越多,显示器也向大型化、多功能化发展,这都带来了待机功耗和工作功耗的增加。而与此同时,对产品节能环保的要求在不断提高。如针对待机功耗,欧盟2013年规定了0.5 W的MEPS( 最低能效标准)。这对家电电源设计提出了挑战,降低待机功耗成为业内不断努力的目标。

        白色家电的电源设计中,过零检测电路是重要的一部分,也是待机功耗的主要来源之一。过去对于削减待机功耗,主要努力方向是针对电源IC(AC/DC,DC/DC),而对电源IC以外的部分(电机应用为例:过零检测电路和电机输入电压检测),多年来一直没什么改变。

        以采用光耦过零检测电路的电机应用方案为例,电源部分总的待机功耗约为1.7 W,其中电源IC(AC/DC,DC/DC)约为0.7 W,电机输入电压检测部分约为0.35 W,过零检测电路部分约0.65 W。

        除了待机功耗,采用光耦的过零检测电路还有另外两个弊端:(1)光耦利用光学器件传输信号时,存在时间延迟,会造成功率损失,转换效率也较差;(2)发光二极管存在树脂等材料,会随时间老化,造成可靠性问题。

        尽管光耦过零检测电路有上述不足,但一直未有更好的替代方案。近日,这一问题终于找到答案,那就是来自罗姆(ROHM)的“黑科技”——过零检测IC“BM1Z001FJ系列”。

        ROHM半导体(北京)快乐赛车青岛分公司经理徐济炜介绍道,ROHM一直以来着眼于过零检测部分方案改进并推出过零检测IC,过零检测芯片一举解决了光耦过零检测方案的三大不足,对于对待机功耗有较高要求的应用场景,将带来突破性的改善。

        首先,采用新方案的过零检测电路待机功耗仅为0。01 W,这使得采用BM1Z001FJ系列芯片方案的电源设计的待机功耗能够降低将近一半。对于电机应用方案效果则更为显著,因为芯片集成了输入电压检测功能,待机功耗能够由光耦方案的1。7 W降为0。71 W,同时,所需元器件数量也大幅降低,有助于减小产品设计尺寸。

降低待机功耗.jpg


        徐济炜介绍道,新产品的第二个特点,就是大幅减少延迟时间。过零检测电路输入AC过零的时候要给MCU一个控制信号,延迟时间越长,控制得越不精准,导致功率的损耗和控制误差就会越大。光耦检测电路和过零检测IC相比,光耦的检测电路延迟的时间要比过零检测IC延迟的时间要大得多,而且它会随着输入电压的变化而变化。徐济炜介绍道,ROHM过零检测IC方案的延迟时间可以控制到50 μs以内。

延迟.jpg

        徐济炜介绍道,过零检测IC的第三个特点是可以轻松替换以前的过零检测电路。ROHM目前推出的多款过零检测IC系列产品,既有适合用于普通的整流方式的,也有适合于倍压的整流方式,在输出方面,既有支持脉冲的触发方式,也有支持边缘的触发方式,所以无论原来的应用方式如何,都可轻松替换。

        此外,BM1Z001FJ系列IC的内部还有一个电压钳位的功能,可以保证过零检测IC输出给MCU的电压不会超过MCU最大的额定电压,保证整个后端的MCU不会因为输入电压过高而导致损坏,这提高了整个方案的可靠性。

        对于过零检测IC的未来发展,徐济炜介绍道,ROHM正在研发过零检测IC与AC/DC 封装的方案,进一步提高产品的集成度。


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