基于柵極驅(qū)動、運放的家用空調(diào)電源解決方案

第第頁基于柵極驅(qū)動、運放的家用空調(diào)電源解決方案必易微作為高性能（模擬）及數(shù)?；旌希ㄐ酒┕蹋峁┮徽臼秸w解決方案。本次帶來家用空調(diào)（電源）解決方案，炎夏將至，提醒大家降溫防暑。

空調(diào)也叫“熱泵”，顧名思義就是泵送熱量，空調(diào)制冷制熱的（工作原理）就是以制冷劑為載體將熱量來回搬運。制冷時，制冷劑從室內(nèi)吸收熱量搬運到室外，使室內(nèi)溫度降低；制熱時，制冷劑從室外吸收熱量搬運到室內(nèi)，使室內(nèi)溫度升高。通俗一點來講，空調(diào)只是熱量的搬運工。壓縮機、膨脹閥、冷凝器、蒸發(fā)器、風機等是空調(diào)搬運熱量的核心組件，需要復雜、可靠的電源系統(tǒng)做支撐。

圖1.家用空調(diào)內(nèi)機應用框圖

圖2.家用空調(diào)外機應用框圖

以上兩張圖展示了家用空調(diào)內(nèi)機和外機的系統(tǒng)框圖。其中，必易微提供的（AC）-（DC）轉(zhuǎn)換、DC-DC轉(zhuǎn)換、（柵極驅(qū)動）、運放解決方案，可以幫助打造強健的空調(diào)電源系統(tǒng)。

AC-DC方案

方案1

反激方案

KP3667X是集成700V（高壓）MOS的SSR功率開關管系列（產(chǎn)品），包含KP36673、KP36674和KP36675。它內(nèi)置700V高壓啟動JFET，可以省去啟動（電阻），降低啟機延遲和待機功耗；內(nèi)部具有（高精度）132kHz開關頻率（振蕩器），且?guī)в卸额l功能以優(yōu)化EMI；集成完備的保護功能。

KP3637X是集成700V高壓MOS、帶LineOVP/BOP功能的SSR功率開關管系列產(chǎn)品，包含KP36373和KP36374。LineOVP/BOP功能使電源在輸入電壓異常時停機保護，從而增加了電源的可靠性；KP3637X的LineOVP/BOP功能可以滿足DC輸入和AC輸入兩種配置方式。

方案2

非隔離方案

KP32652是一款固定15V輸出的非隔離功率開關管，支持Buck和Buck-Boost拓撲。KP32652將反饋電阻集成，可以解決傳統(tǒng)反饋電阻外置方案容易受干擾導致輸出不穩(wěn)定的問題。

表1.AC-DC方案選型表

DC-DC方案

空調(diào)電路板空間非常緊湊，強電和弱電交叉布局，從而對DC-DC的功能有著特殊的需求，KP522302E

是專門為白電應用打造的第三代解決方案：

優(yōu)勢1

優(yōu)秀的（EMC）表現(xiàn)

固定500kHz工作頻率，兼顧效率，EMC和Bom成本。

特別調(diào)制的MOS開啟壓擺率和關閉壓擺率，極大降低DC-DC的輻射能量。

增加抖頻功能，工作頻率從94%Fsw到106%Fsw之間來回平滑變化，從而降低倍數(shù)工作頻率點的電場和漏磁峰值輻射能量。白電應用對成本比較敏感，所以客戶一般會選擇性價比高的工字型非屏蔽電感或者普通的片式非屏蔽電感，由于空調(diào)內(nèi)部空間的限制，從而導致DC-DC的電感距離220VAC強電的線束較近，這樣導致DC-DC的電場輻射和電感的漏磁輻射會直接（耦合）到220VAC電源線上，從而在DC-DC倍數(shù)工作頻率點傳導不能滿足測試要求。抖頻功能可以有效解決這個問題，通過（示波器）FFT分析可以明顯看到效果，如一倍頻點峰值能量降低了52%，三倍頻點降低了55%。

圖

3.

FFT測試對比

優(yōu)勢2

超強抗干擾能力

峰值（電流）模式控制方式，抗干擾能力強，超快的輸入電壓調(diào)整率，非常容易通過浪涌及脈沖群測試。

由于空調(diào)壓縮機功率很大，壓縮機的啟停都很容易導致DC-DC的輸入有高頻浪涌或者過沖電壓（信號），KP522302E良好電壓調(diào)整率保證了精準的輸出電壓控制，同時也提高了系統(tǒng)可靠性。

圖4.2Alo（ad），12VIN——>15VIN，SR=50V/ms

圖5.

2Aload，15VIN——>12VIN，SR=50V/ms

優(yōu)勢3

VINUVLO功能

空調(diào)里面DC-DC一般都是用作12V轉(zhuǎn)5V的應用，而DC-DC的最低工作電壓一般都能支持到4.5V左右，KP522302E的EN管腿內(nèi)置帶遲滯功能500mV的基準，可以通過外置分壓電阻實現(xiàn)VIN上升閾值和下降閾值的設定，避免緩慢上電或掉電導致的系統(tǒng)鎖死、復位或者屏閃等問題。

圖6.

VINUVLO閾值設置

優(yōu)勢4

全套兼容方案

SOT23-6封裝，非常友好支持單面（PCB），提供17V中壓，30V和36V高壓全套兼容解決方案。

優(yōu)勢5

高轉(zhuǎn)換效率

內(nèi)置72mΩ

的上MOS和35mΩ

的下MOS，12V轉(zhuǎn)5V峰值效率可達94%。另外提供PFM和FPWM兩種模式芯片，PFM版本在10mA時效率可達90%，可以進一步助力空調(diào)提高能效。

圖7.

KP522302E效率曲線

(VOUT=5V,L1=8.2μH,DCR=60mΩ)

表2.DC-DC方案選型表

柵極驅(qū)動方案

方案1

柵極驅(qū)動器

KP8563X是一款650V耐壓，拉電流/灌電流分別為200mA/350mA的三相半橋柵極（驅(qū)動器），專用于驅(qū)動（MOSFET）和（IGBT）而設計。開關節(jié)點負壓可達-7V以上和至少50V/ns電壓變化率，系統(tǒng)抗干擾能力強。芯片同時集成了欠壓閉鎖、具有自動故障清除功能的過流保護、故障指示以及使能功能。欠壓閉鎖保護功能，防止功率管在過低的電壓下工作。過流保護閾值可通過外部電阻調(diào)節(jié)，系統(tǒng)外圍電路簡單。漏極開路的故障輸出信號可在發(fā)生過流或欠壓關斷時提供指示信號。集成使能功能，可控制芯片工作與否。

KP8530X是一款650V耐壓，集成自舉（二極管）的半橋柵極驅(qū)動器，具有0.3A拉電流和0.6A灌電流能力，專用于驅(qū)動功率（MOSFETs）或IGBTs。KP8530X具有良好的電流輸出及出色的抗瞬態(tài)干擾能力，在輸入邏輯引腳-5V，開關節(jié)點VS-7V情況下可保證系統(tǒng)正常工作?？芍С种辽?0V/ns的dv/dt變化。同時具有完善保護功能，包括：輸入浮空或輸入脈沖寬度不足時，輸出保持低電平。內(nèi)置互鎖和死區(qū)保護功能，可防止高低側(cè)驅(qū)動同時打開，同時芯片具有高側(cè)和低側(cè)UVLO保護。

表3.柵極驅(qū)動器選型表

方案2

低側(cè)柵極驅(qū)動器

KP85751是一款25V耐壓,2通道，5A電流驅(qū)動能力的低側(cè)柵極驅(qū)動芯片，高達5A的灌和吸電流能力可加快功率器件開關速度，降低開關損耗，提高系統(tǒng)效率。同時該芯片支持25V電源電壓，提高了系統(tǒng)的魯棒性，良好的通道傳播延遲和匹配為嚴格的（工業(yè)）和大家電應用提供了高可靠性設計。

表4.低側(cè)柵極驅(qū)動器選型表

（電機）驅(qū)動方案

方案1

（步進電機）驅(qū)動器

KP83130是一款具有1.5A峰值驅(qū)動電流和0.8A持續(xù)電流能力的雙H橋馬達（驅(qū)動芯片），可以控制馬達進入正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、剎車、滑行和低功耗睡眠模式。該芯片集成了欠壓保護、過溫保護、輸出短路保護等功能。

表5