白家電/家電製造商正經歷艱難時期。 他們不僅需要使他們的產品在一個極具競爭力性的市場對消費者更有吸引 力， 同時必須遵循越來越嚴格的環境準則(如北美能源之星 和歐盟的92/75/EC)。 正如我們將看到的， 這一切都迫使他 們開發更緊湊、高能效的產品， 運行更安靜支援更長的使用 時間。 下文著眼於在電機驅動器IC中承擔最新創新的元素和 白家電設計中的智慧功率模組(IPM)技術所提供。
在亞洲、非洲和南美迅速擴張的人口及全球持續的經 濟發展導致全球總能耗日益攀升——國際能源機構(IEA)預 測全球能源需求從現在到2040年間將增加37%。
1 當前現狀
世界各國政府正強制執行立法措施以節省能耗， 應對 能源成本上升、某些石油生產國政治上， 不安定和對環境可 能 造 成 無 法 恢 複
的 。 美 國 能 源 部 (DoE) 於2 0 1 4 年9 月 制 定 標 准 ， 以 提 升 冰 箱 和 冰 櫃 的 能 效 ， 執 行 標 准 的 以 後 生 產 的 新 型 產 品 需 降 低2 0 % 的 能 耗 。 據
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201703/345520.htm
圖1 電機驅動器用途
圖2 白家電電機驅動器
估計， 這將在接下來的30年節省約4.84 x 1015的英國熱單位 的累積能量(相當於目前美國家庭製冷產品年消耗總能量的3 倍)。
2 消費者壓力
從 消 費 者 的 角 度 ， 有 許 多 屬 性 會 使 白 家 電 更 具 吸 引 力。 製造商需要注意使產品與競爭對手的產品區別開來。 這裡最值得注意有幾點：
1. 消費者購買家電時很精明。 他們意識到儘管產品價 格可能有具吸引力的標價，
2. 可靠的運行基本上是給定的。 如果一款產品無法可 靠的運行， 那麼製造商是在砸其招牌。
3. 可以給最大化內部尺寸消費者提供更多的附加值。 有更多可用內部存儲空間冰箱， 或有更大負載容量的洗衣機 更有可能吸引消費者。
圖3 展示在電冰箱內使用基於IMST的IPM的電機控制電路圖
圖4 使用基於IMST的IPM的洗衣機電機控制電路圖
4. 製造商正被迫推出可提供更好用戶體驗的白家電設
計。例如，由壓縮機電機引起冰箱嗡嗡雜訊。一直令消費者 煩惱，必須盡一切努力減少雜訊。
3 待克服的技術問題
消費者和立法動態所推動，白家電設計正經歷徹底改 變。過去的龐大設備需要由更時尚、更多可用空間的經濟設 計取代。由於家電的緊湊度成為一個越來越重要的賣點，其 元件大小需要跟趨勢——特別是電機。
4 白家電中的電機類型及用途
電機(及壓縮機和風扇)正被整合至現代廚房或雜物間的 各種硬體。根據應用可使用各種不同的電機類型，如交流感 應、有刷和無刷直流，無論是單相或3相拓撲結構。配備的電機驅動器將包含必要的功率開關元件。這將輔之以電機控制器，集成確定位置和提供速度控制的功能，及優化電機運行時的總能效的能力。
1. 12 V 橋驅動器，帶電晶體輸出；
2. 12 V無刷直流電機驅動器，帶電晶體輸出；
3. 24 V無刷直流電機驅動器，帶電晶體輸出；
4. 驅動240 V系統的3相無刷直流預驅動控制器；
5. 驅動600 V系統的無刷直流電機驅動器。
5 主要的白家電電機應用
1. 冰箱——風扇電機驅動器驅動內部風扇，而外部風 扇由無刷直流電機驅動外部風扇。步進電機驅動器執行自動過濾清洗和阻尼功能。如果有自動制冰機則整合兩個有刷電 機。因此可能共需要5個電機。
2. 空調——無刷直流電機負責驅動內部和外部風扇。 步進電機執行自動過濾清洗功能。包括一個步進電機，控制 匯出空氣。
3.洗衣機/烘乾機——無刷直流電機驅動風扇以產生幹 燥的空氣，以及供/排水。由步進電機完成控制乾燥空氣的 溫度。
過 去 ， 洗 衣 機 和 冰 箱 按 照 “ 全 部 或 沒 有 ” 的 原 理 工 作。近十年左右，越來越流行洗衣機支援多種速度模式，可 對不同大小負載作出回應，從而提高能效。同樣地，冰箱壓 縮機也不是無視設備內部溫度，簡單地保持全速運行。通過 更智慧的驅動系統設計，將壓縮機的速度與所需的溫度水準 相匹配。實現更高能效的前提是能精確地控制電機速度。
將 來 ， 電 機 將 不 只 提 供 強 大 的 性 能 ， 還 具 有 小 的 尺寸。 而且家電轉至更小外形有熱管理的影響——系統產生的熱將被限制在更小的空間。熱強度的提高會對設備產生壓力，導致可靠性問題。一種解決方法是使用額外的冷卻結構，但 這會增加功率預算，所以不可行。另一種更優的途徑是提高 能效水準以減少熱消耗。安森美半導體提供用於白家電應用 的不同電機驅動器，能克服如前所述的設計挑戰。
圖5 IPM模組終端應用
6 實現更智慧和更高集成度的電機驅動器方案 由於白家電設計的空間限制和能效要求，工程師多采 用更多基於IPM(智慧功率模組)的集成的電機驅動方案。這 將所需的各種元件壓縮為一個高度集成的混合IC模組，採用高密度封裝。但傳統的IPM有一定的缺點。由於佈線和佈局問題，框架結構中無源元件的位置可能會有問題。貼裝後，通常在焊外會產生可靠性問題。
安森美半導體已通過絕緣金屬基板技術(I M ST ) 的開 發，將自身定位為IPM設計的前沿。IMST是在鋁板上形成 電 子 電 路 —— 無 源 元 件 ( 電 阻 、 電 容 等 ) 、 分 立 元 件 ( 二 極 管、電晶體等)加上更複雜的IC(門極驅動器、數位信號處 理器等)都安裝在相同的基本上。IMST提供高熱傳導和工作 強固性。這方案可減少元件數和占板面積(因而可使用較以 前更小外形的模組)。元件相當容易安裝，極大減少所需布 線。得益於在鋁板和銅箔圖案之間的絕緣樹脂產生的分散式 電容，IMST證明在減少由開關引起的電磁干擾(EMI)方面極 為有效。因此，穩定安靜的電機運行可從中受益。
安森美半導體的IPM採用單列直插式封裝(SIP)以增加 安裝靈活性(模組可水準或垂直於鉛貼裝)。不存在任何陶瓷 層(絕緣/機械穩定性用途)的缺失意味著IMST能實現更好的 接地。注塑成型加強元件黏合能實現，以對焊接點施加更少 的壓力。
由於IC和子系統的創新(卓越的封裝和貼裝技術)，及更 好的設計實踐，工程師將能為市場帶來新一代白家電。這 將更能符合電源能效、緊湊/輕型架構和安靜運行的更高要 求，從而可最大滿足消費者期望和環境準則。
4. 製造商正被迫推出可提供更好用戶體驗的白家電設
計。例如，由壓縮機電機引起冰箱嗡嗡雜訊。一直令消費者 煩惱，必須盡一切努力減少雜訊。
3 待克服的技術問題
消費者和立法動態所推動，白家電設計正經歷徹底改 變。過去的龐大設備需要由更時尚、更多可用空間的經濟設 計取代。由於家電的緊湊度成為一個越來越重要的賣點，其 元件大小需要跟趨勢——特別是電機。
4 白家電中的電機類型及用途
電機(及壓縮機和風扇)正被整合至現代廚房或雜物間的 各種硬體。根據應用可使用各種不同的電機類型，如交流感 應、有刷和無刷直流，無論是單相或3相拓撲結構。配備的電機驅動器將包含必要的功率開關元件。這將輔之以電機控制器，集成確定位置和提供速度控制的功能，及優化電機運行時的總能效的能力。
1. 12 V 橋驅動器，帶電晶體輸出；
2. 12 V無刷直流電機驅動器，帶電晶體輸出；
3. 24 V無刷直流電機驅動器，帶電晶體輸出；
4. 驅動240 V系統的3相無刷直流預驅動控制器；
5. 驅動600 V系統的無刷直流電機驅動器。
5 主要的白家電電機應用
1. 冰箱——風扇電機驅動器驅動內部風扇，而外部風 扇由無刷直流電機驅動外部風扇。步進電機驅動器執行自動過濾清洗和阻尼功能。如果有自動制冰機則整合兩個有刷電 機。因此可能共需要5個電機。
2. 空調——無刷直流電機負責驅動內部和外部風扇。 步進電機執行自動過濾清洗功能。包括一個步進電機，控制 匯出空氣。
3.洗衣機/烘乾機——無刷直流電機驅動風扇以產生幹 燥的空氣，以及供/排水。由步進電機完成控制乾燥空氣的 溫度。
過 去 ， 洗 衣 機 和 冰 箱 按 照 “ 全 部 或 沒 有 ” 的 原 理 工 作。近十年左右，越來越流行洗衣機支援多種速度模式，可 對不同大小負載作出回應，從而提高能效。同樣地，冰箱壓 縮機也不是無視設備內部溫度，簡單地保持全速運行。通過 更智慧的驅動系統設計，將壓縮機的速度與所需的溫度水準 相匹配。實現更高能效的前提是能精確地控制電機速度。
將 來 ， 電 機 將 不 只 提 供 強 大 的 性 能 ， 還 具 有 小 的 尺寸。 而且家電轉至更小外形有熱管理的影響——系統產生的熱將被限制在更小的空間。熱強度的提高會對設備產生壓力，導致可靠性問題。一種解決方法是使用額外的冷卻結構，但 這會增加功率預算，所以不可行。另一種更優的途徑是提高 能效水準以減少熱消耗。安森美半導體提供用於白家電應用 的不同電機驅動器，能克服如前所述的設計挑戰。
圖5 IPM模組終端應用
6 實現更智慧和更高集成度的電機驅動器方案 由於白家電設計的空間限制和能效要求，工程師多采 用更多基於IPM(智慧功率模組)的集成的電機驅動方案。這 將所需的各種元件壓縮為一個高度集成的混合IC模組，採用高密度封裝。但傳統的IPM有一定的缺點。由於佈線和佈局問題，框架結構中無源元件的位置可能會有問題。貼裝後，通常在焊外會產生可靠性問題。
安森美半導體已通過絕緣金屬基板技術(I M ST ) 的開 發，將自身定位為IPM設計的前沿。IMST是在鋁板上形成 電 子 電 路 —— 無 源 元 件 ( 電 阻 、 電 容 等 ) 、 分 立 元 件 ( 二 極 管、電晶體等)加上更複雜的IC(門極驅動器、數位信號處 理器等)都安裝在相同的基本上。IMST提供高熱傳導和工作 強固性。這方案可減少元件數和占板面積(因而可使用較以 前更小外形的模組)。元件相當容易安裝，極大減少所需布 線。得益於在鋁板和銅箔圖案之間的絕緣樹脂產生的分散式 電容，IMST證明在減少由開關引起的電磁干擾(EMI)方面極 為有效。因此，穩定安靜的電機運行可從中受益。
安森美半導體的IPM採用單列直插式封裝(SIP)以增加 安裝靈活性(模組可水準或垂直於鉛貼裝)。不存在任何陶瓷 層(絕緣/機械穩定性用途)的缺失意味著IMST能實現更好的 接地。注塑成型加強元件黏合能實現，以對焊接點施加更少 的壓力。
由於IC和子系統的創新(卓越的封裝和貼裝技術)，及更 好的設計實踐，工程師將能為市場帶來新一代白家電。這 將更能符合電源能效、緊湊/輕型架構和安靜運行的更高要 求，從而可最大滿足消費者期望和環境準則。