专为BLDC应用设计的第二代产品BridgeSwitch-2
日前，Power Integrations（PI）推出了第二代产品BridgeSwtich-2产品，公司资深技术培训经理阎金光分享了电机驱动技术的最新发展和应用趋势，并介绍了新产品在电机驱动领域的优势。
该产品通过优化的设计有效提高了电机效率，降低了噪音，并显著减少了宕机时间。阎金光指出，三相电机通常需要3个半桥驱动电路来驱动，而BridgeSwitch-2是一个集成的半桥解决方案，相较于传统的将6个开关集成在一个模块中的智能功率模块（IPM），更能满足无刷直流电机（BLDC）的应用需求，提供了更为出色的性能和可靠性。
半桥电路更适合BLDC应用
阎金光表示，IPM模块是常见的中低端功率应用选择，集成了六个功率开关管。在功率较小的应用中，IPM模块因其集成度高、散热相对容易，而被广泛采用。而在高功率应用中，由于功耗增加，散热成为挑战，因此不太适用。
相比之下，PI的BridgeSwitch采用PCB板作为散热介质，通过特殊的封装设计将热量传导至PCB板。新推出的产品BridgeSwtich-2在第一代产品基础上进行了一些改进，更适合BLDC应用。
因其高效率和可靠性，受工业类电机应用推动，BLDC市场持续增长，主要驱动力是政策法规要求的电机节能。相比有刷电机，BLDC具有更高的能效和可靠性，能够减少摩擦损耗和噪音。例如在暖通空调系统中，BLDC还可以实现精确的气流控制，提升用户体验。另外，BLDC还可以智能预测电机使用寿命，实现精准维护。
阎金光介绍说，PI的第二代产品的将最大功率提升至一马力（750瓦），扩展了在电机逆变器应用中的适用范围，提升了整体性能。新产品有两种封装，由于加大了功率，很多家用电器设备，包括工业类应用都可以使用这些产品。两个封装分别是紧凑型设计InSOP-24C封装和高功率电机应用的InSOP-L38封装。它们延续了PI功率器件底部具有裸露焊盘的优势，做到更低的器件热阻，可以通过PCB散热而无需外部散热片，进而方便实现超薄设计，适应逆变器与电机一体化的设计趋势。
实时监控，高效散热
阎金光说，用户可以利用PI Expert™优化逆变器性能并即时计算温升数值，实现更好的散热设计。通过逆变器输出功率和效率、热阻、PCB面积，可以估算出温升会达到多少度，以及估算出PCB的散热面积，达到最佳的散热效果。用户也可以简化调试过程，缩短产品上市时间。
使用BridgeSwtich-2可以实时监控电机工作状态，预测潜在故障，实现预测性维护，显著减少设备宕机时间，提升产品可靠性和用户体验。
PI的创新设计通过在一个封装当中只集成了上管和下管，实现了高效散热，减少了对传统大型散热片的依赖，还降低了元器件数量，延续了PI一贯的高性能优势，并保持了紧凑的尺寸，便于把PCB板跟电机集成到一起，在各种应用场景中部署。
精确控制，优化效率
阎金光表示，在效率方面， PI集成的上管和下管优化了体二极管的反向恢复特性，实现了效率的显著提升，同时也改善了EMI（电磁干扰）表现。以400瓦输出功率为例，即使是1%的效率提升也意味着节省4瓦功率，而且没有任何局部发热点。
他提到，BLDC的精确控制得益于MCU的智能控制能力。BridgeSwtich-2通过MotorXpert™软件精确调控电机转速、降低噪音、优化波形和谐波等参数，以实现卓越的系统性能。客户还可以根据电机特性做一些差异化设计。MotorXpert™采用GUI和接口板，直接输入各项参数的数值就可以即时调整电机，针对不同电机优化静音效果、转速、效率等性能。
另外，使用BridgeSwitch™-2的逆变器在使用外部供电情况下效率高达99%。而在待机状态下，如果将辅助电源的15V电压输出降至6V，并由MCU指令使BridgeSwitch™-2进入睡眠模式，3个IC的功耗在10mW以下，进一步降低了电源损耗。
内置电流检测解决维护问题
阎金光指出，电流检测是电机控制中的关键环节。传统方法是通过外部电流检测电阻进行测量，这种方式会增加电路复杂性和电阻损耗，影响系统效率和占用额外空间。PI的内置相电流检测避免了这些问题，提高了系统的整体性能和可靠性。
他解释说，PI采用创新的相电流检测（IPH）方法，通过内置电路替代传统的外部电流检测电阻，实现了相电流的精确检测。这种设计简化了电路结构，降低了成本，同时提高了系统的响应速度和精度。通过IPH引脚连接一个外部电阻，即可方便地读取相电流信息，极大地优化了电机控制系统的整体性能。
他说，由于旋转运动特性，电机在长期运行过程中不可避免地会出现磨损，导致电流波形出现畸变，影响正常工作，并导致功率损耗、发热增加及降低运行效率，甚至可能引发更严重故障。因此，定期维护和检查电机，及时更换磨损部件，是确保电机长期稳定运行的重要措施。
通过精确监测电机相电流，就可以评估电机的磨损程度和剩余使用寿命，有助于在电机出现严重故障前进行预防性维护，从而减少停机时间，确保设备的平稳运行。IPH精确的相电流检测，可以避免噪声对电流检测的影响，从而可以实现更加精确地“定位”电机的磨损程度，做到可预知性的系统维护。
总之，PI专为BLDC应用设计的 BridgeSwtitch-2 系列产品将集成半桥驱动电路结合先进的散热技术，提供了更高的效率和可靠性。该系列产品的推出将进一步满足BLDC在工业和消费电子领域不断增长的市场需求。