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零交叉偵測 IC可大幅降低生活家電待機功耗
 

【作者: ROHM】   2020年09月16日 星期三

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近年來,隨著物聯網快速發展,越來越多的生活家電中配備了Wi-Fi 通訊功能。由於需要隨時通電以保持通訊連網,家電製造商必須將待機功耗降低至0.5W 以下,而目前馬達和電源部分的待機功耗改善已達瓶頸,亟需研發出更先進的技術。


在生活家電的電路研發中,ROHM著眼於尚未得到足夠重視的零交叉偵測電路的電源部分,針對空調、洗衣機和吸塵器等生活家電,研發出零交叉偵測 IC-BM1ZxxxFJ系列產品,無需光電耦合元件也可進行零交叉偵測的IC,大幅降低待機功耗。



圖一 :  針對空調、洗衣機和吸塵器等生活家電研發的零交叉偵測 IC-BM1ZxxxFJ系列。
圖一 : 針對空調、洗衣機和吸塵器等生活家電研發的零交叉偵測 IC-BM1ZxxxFJ系列。

為了有效控制馬達和微控制器,很多生活家電中都需要配置檢測 AC(交流)波形的 0V 電位(零交叉點 [註1])的電路(零交叉偵測電路)。在傳統的零交叉偵測電路中,通常會使用光電耦合元件,約占整個應用待機功耗的1/2。


本產品是一款能夠進行零交叉偵測的 IC。由於無需光電耦合元件就可以進行零交叉偵測,因此功耗極低,可將正常通電時零交叉偵測電路的待機功耗降至0.01W。另外,在驅動應用時,可將傳統使用光電耦合元件的零交叉偵測電路中,隨AC 電壓變化而波動的延遲時間誤差降至+/- 50 μs 以內。


有了上述兩項優勢,即使在各國不同的 AC 電源電壓下,也可高效驅動馬達,成功達成傳統零交叉偵測電路較困難的高精度微控制器驅動。而且,由於不需光電耦合元件,甚至還可以降低經年劣化的風險,進而提高產品可靠性。



圖二 :  BM1ZxxxFJ系列系列的優勢及應用範例。
圖二 : BM1ZxxxFJ系列系列的優勢及應用範例。

新產品使無光電耦合元件能夠進行零交叉偵測電路,有助提高生活家電的節能性和可靠性,適合應用於空調、洗衣機、吸塵器等搭載馬達的生活家電。


產品特色

1.適用無光電耦合元件的零交叉偵測電路,大幅降低應用待機功耗

傳統的零交叉偵測電路由光電耦合元件和電晶體組成,其待機功耗約占整個應用的1/2。而ROHM 透過分析全球數百種電源模式和應用環境,成功研發出適用於無光電耦合元件的零交叉偵測 IC。除了能夠削減零件數量,還使零交叉偵測電路的待機功耗趨近於零(僅 0.01W)。不僅如此,在馬達應用中還可減少馬達輸入電壓檢測電路,可進一步削減待機功耗和零件數量。



圖三 : 以洗衣機電路為例做比較
圖三 : 以洗衣機電路為例做比較

2.有助提高各國生活家電的可靠性和效率

在使用光電耦合元件的情況下,隨著時間增加亮度會降低,性能會下降,因此有發生故障的風險。而本產品無需光電耦合元件,不僅可降低故障風險,還可將AC 電壓帶來的延遲時間誤差降至+/-50μs 以內。因此,即使各國的電源電壓(100~230V)標準不同,也可有效驅動馬達,達成過去零交叉偵測電路中較困難的高精度微控制器驅動。


3.可輕鬆替換傳統零交叉偵測電路

新產品系列可分別對應傳統的零交叉偵測電路中所使用的電路(普通整流/倍壓整流)和波形(Pulse/Edge)。因此,無需更改軟體即可輕鬆替換已在使用光電耦合元件的零交叉偵測電路。另外,配備評估板可方便進行展開元件評估,


輸出波形


有助降低生活家電待機功耗的零交叉偵測IC 產品系列,能夠支援生活家電中以不同規格區分的 Pulse 波形和 Edge 波形等二種波形,包括絕緣及非絕緣功能,無需更改軟體即可替換傳統的零交叉偵測電路。產品系列包括六款適用於多種生活家電的產品 [註2]。



圖四 :  因規格而異的二種輸出波形
圖四 : 因規格而異的二種輸出波形

4.具有可保護後段微控制器之電壓鉗位元功能

新產品支援的輸入電壓高達600V,並以輸出時分壓至小於微控制器額定電壓的方式,可驅動最大額定電壓為5V 的常規微控制器。另外,還配備了微控制器保護機制的電壓鉗位元功能,可在輸入電壓較高時,防止電壓超過 4.8V。因此適用於以空調等為主的高壓驅動馬達應用,即使出現異常電壓,也能夠保護微控制器。


註釋


[註1] 零交叉點:以插座提供AC 電源的生活家電中,為了控制馬達和微控制器,需要能夠讀取 AC 波形的 0V 電壓點(即零交叉點)的零交叉偵測電路。另外透過提高零交叉偵測精度,可以更有效地控制馬達和微控制器。而且,在馬達停止時,能夠將電壓停止在0V 狀態,脈衝控制也提升了電路安全性。



圖五 :  零交叉點示意圖
圖五 : 零交叉點示意圖

[註2] 評估板資訊:下方的零交叉偵測IC 評估板配備了用來驅動零交叉偵測IC 的電源,可方便進行展開元件評估,並能輕鬆對應已在使用光電耦合元件的電路替換問題。


▓更多產品訊息,請瀏覽網址:https://www.rohm.com.tw/products/power-management/ac-voltage-zero-cross-detection-ic


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