節(jié)能技術(shù)支持中國電子工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展

Alex Lidow

中國經(jīng)濟的快速發(fā)展世界矚目，與此同時，可持續(xù)性發(fā)展日益成為業(yè)界人士關(guān)注的問題。在電子行業(yè)，節(jié)能是可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，一些半導體公司在這個領(lǐng)域投入了大量的研發(fā)力量。

作為其中的一員，國際整流器公司（IR）將電子節(jié)能領(lǐng)域作為公司的主導方向。在此，通過對該公司CEO Alex Lidow博士的采訪，來分析中國電子制造商如何實現(xiàn)更完善的節(jié)能產(chǎn)品，以及現(xiàn)階段國際節(jié)能技術(shù)發(fā)展趨勢。

節(jié)能技術(shù)正在全球電子產(chǎn)業(yè)中扮演著重要角色。您認為影響當今電子制造商的主要驅(qū)動因素有哪些？

隨著全球能耗需求的增加，各國政府正在不斷推出新的法律法規(guī)以降低能耗。

這樣，市場對諸如節(jié)能洗衣機、空調(diào)、熒光燈以及計算和通信設(shè)備等電器產(chǎn)品的需求在日益增加，這種趨勢反過來進一步拉動了對高效功率管理方案的需要。

中國的電子產(chǎn)業(yè)，尤其是白色家電制造商，該如何滿足這些要求？

為了符合節(jié)能法規(guī)的要求，中國電子制造商必須致力于開發(fā)新技術(shù)以提升能效。

與AC感應(yīng)電機相比，采用可變速永磁同步電機（PMSM）技術(shù)可節(jié)約能源多達15%，它是一種更具能源效益的替代方案。

使用這些PMSM電機的問題在于，雖然它們的機械構(gòu)造得以簡化，但電子部分卻更加復雜。然而，采用類似IR的iMOTION集成功率設(shè)計平臺這樣的先進電機控制方案，制造商只需增加少量的總體系統(tǒng)成本，就可快速實施變速電機控制并極大地增加電機的整體效率（AC電機的效率是94%-95%），進而增強了制造商為客戶提供新特性和新性能的能力。

您認為設(shè)計節(jié)能電子系統(tǒng)的關(guān)鍵是什么？iMOTION平臺如何幫助實現(xiàn)這一目標？

關(guān)鍵的要素之一是以接近不變的成本推出為用戶帶來更高性能和更好特性的高能效產(chǎn)品的電機控制方案。IR致力于為制造商提供這樣的解決方案，幫助他們滿足節(jié)能法規(guī)的要求。

IR的iMOTION提供用以實現(xiàn)高能效可變速電機控制的集成設(shè)計平臺。iMOTION平臺并不昂貴且開發(fā)起來很快捷、還易于大批量生產(chǎn)。每個iMOTION平臺包括一個開發(fā)系統(tǒng)、若干混合信號模擬芯片組和功率級。通過提供整個開發(fā)的“封裝套件”，IR使其用戶可將全部精力投入到為客戶提供最期望的特性和功能上。

IR的iMOTION平臺及其相關(guān)產(chǎn)品的最新進展有哪些？

我們通過引入基于應(yīng)用的新技術(shù)和產(chǎn)品（包括混合信號控制器）來不斷豐富該平臺。

例如，IR獲獎的IRMCF341是iMOTION平臺內(nèi)為直驅(qū)洗衣機開發(fā)的無傳感器IC。它整合了采用直流母線電流測量進行永磁同步電機無傳感器速度控制所需的全部控制和模擬接口功能。IRMCF341的模擬功能包括差分放大器、雙采樣/保持電路, 以及一個12位A/D轉(zhuǎn)換器用于檢測直流母線分流器上的低電壓信號。該數(shù)字控制IC的特色是具備IR專利電機控制引擎(MCE), 去除了在電機控制算法開發(fā)過程中的軟件編碼。同時集成在一起的一個60MIPS、8位8051微控制器支持應(yīng)用層的軟件開發(fā)，其工作幾乎獨立于MCE且不會爭奪系統(tǒng)資源，如中斷或內(nèi)部寄存器等。因為MCE可被當作一個非常類似帶有一系列輸入和輸出寄存器的硬件外設(shè)，所以，這種編排和配置簡化了應(yīng)用軟件調(diào)試。嵌入式模擬信號引擎（ASE）整合了PMSM電機單電流分流器、無傳感器控制所需的全部信號調(diào)制和轉(zhuǎn)換電路。

配套的IRAMS06UP60B和IRAMS10UP60B逆變器功率模塊具有先進的高電壓門極驅(qū)動IC，用于三相逆變器控制。這兩種模塊包括既用于電機電流測量又用于功率模塊保護的直流母線分流器。內(nèi)置的過熱/過流保護、有短路能力的IGBT、集成的欠壓鎖閉功能、內(nèi)置溫度監(jiān)測器等一系列措施提供了高水平的保護和失誤防范功能。

除基于網(wǎng)絡(luò)的軟件工具外，iMOTION平臺還包括IRMCS3041參考設(shè)計以定制應(yīng)用需求。

中國的空調(diào)制造商正在從采用定速電機向可變速電機轉(zhuǎn)變。IR是如何推動這種趨勢的？

中國在全球家電生產(chǎn)中扮演著主要角色。IR一直與中國主要的開發(fā)和生產(chǎn)變頻空調(diào)、電冰箱和洗衣機等產(chǎn)品的家電制造商進行合作。每個iMOTION平臺都是為專有應(yīng)用開發(fā)的，所以功率管理的任何部分都是為節(jié)電優(yōu)化設(shè)計的。例如，IRMCF312數(shù)字控制 IC和IRAMS06UP60A/B及IRAMS10UP60A/B智能功率模塊就是專為空調(diào)應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計的。

未來影響節(jié)能產(chǎn)品的技術(shù)趨勢有哪些？

在白色家電、計算、運輸、家庭娛樂和照明等應(yīng)用中采用先進的功率管理方案可將全球的能耗可降低高達30%。

在家用冰箱、辦公室空調(diào)和工廠自動化等應(yīng)用內(nèi)使用的電機，占能耗的50%。采用現(xiàn)在可承付的高效變頻控制技術(shù)和電機，可節(jié)省其中一半的能耗。

混合動力汽車也可采用類似技術(shù)。與僅能使用汽油的汽車相比，這些新一代混合動力汽車所用的燃料要少得多。燃料經(jīng)濟性的提升是通過加大內(nèi)部燃燒引擎的扭矩實現(xiàn)的，而正是永磁可變速電機加大了該扭矩。隨著電池、電機和運動控制技術(shù)的進步，混合動力汽車的能耗表現(xiàn)會更優(yōu)異，且在成本上會與非混合動力汽車更接近。若我們進一步將汽油-電力轉(zhuǎn)變?yōu)椴裼?電力，可將能效再提升多30%。通過在運輸行業(yè)將內(nèi)部燃燒與電能結(jié)合起來，所有這些加在一起，我們可將全球能耗降低10%以上。

約20%的電能消耗在照明上。采用最新的功率管理技術(shù)，我們可以用與效率不高的白熾燈泡相近的成本實現(xiàn)熒光燈泡。熒光燈比白熾燈的能效高75%。LED照明是另一個技術(shù)趨勢，它有望將我們帶入一個更環(huán)保、更節(jié)能的世界。

在2007年及以后，IR在中國有哪些開發(fā)計劃？

中國的經(jīng)濟前景非常光明，但污染及伴隨經(jīng)濟發(fā)展帶來的全球變暖問題為其投下了幾縷陰影。IR的使命是節(jié)能，節(jié)省的能源既可用于加快經(jīng)濟發(fā)展又可用于減少溫室氣體。

我們在中國的直接支持是招募并培訓設(shè)計師和應(yīng)用工程師以幫助客戶了解我們產(chǎn)品所能帶來的能源效益。除與客戶緊密合作共同應(yīng)對他們面臨的挑戰(zhàn)外，我們還與獨立設(shè)計機構(gòu)及大學合作以繼續(xù)開發(fā)領(lǐng)先的方案。

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