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新款零交叉侦测 IC可大幅降低生活家电待机功耗
 

【作者: ROHM】2020年09月16日 星期三

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近年来,随着物联网快速发展,越来越多的生活家电中配备了Wi-Fi 通讯功能。由於需要随时通电以保持通讯连网,家电制造商必须将待机功耗降低至0.5W 以下,而目前马达和电源部分的待机功耗改善已达瓶颈,亟需研发出更先进的技术。


在生活家电的电路研发中,ROHM着眼於尚未得到足够重视的零交叉侦测电路的电源部分,针对空调、洗衣机和吸尘器等生活家电,研发出零交叉侦测 IC━BM1ZxxxFJ系列产品,无需光电耦合元件也可进行零交叉侦测的IC,大幅降低待机功耗。



图一 :  针对空调、洗衣机和吸尘器等生活家电研发的零交叉侦测 IC━BM1ZxxxFJ系列。
图一 : 针对空调、洗衣机和吸尘器等生活家电研发的零交叉侦测 IC━BM1ZxxxFJ系列。

为了有效控制马达和微控制器,很多生活家电中都需要配置检测 AC(交流)波形的 0V 电位(零交叉点 [ 注1 ])的电路(零交叉侦测电路)。在传统的零交叉侦测电路中,通常会使用光电耦合元件,约占整个应用待机功耗的1/2。


本产品是一款能够进行零交叉侦测的 IC。由於无需光电耦合元件就可以进行零交叉侦测,因此功耗极低,可将正常通电时零交叉侦测电路的待机功耗降至0.01W。另外,在驱动应用时,可将传统使用光电耦合元件的零交叉侦测电路中,随AC 电压变化而波动的延迟时间误差降至+/- 50 μs 以内。


有了上述两项优势,即使在各国不同的 AC 电源电压下,也可高效驱动马达,成功达成传统零交叉侦测电路较困难的高精度微控制器驱动。而且,由於不需光电耦合元件,甚至还可以降低经年劣化的风险,进而提高产品可靠性。



图二 :  BM1ZxxxFJ系列系列的优势及应用范例。
图二 : BM1ZxxxFJ系列系列的优势及应用范例。

新产品使无光电耦合元件能够进行零交叉侦测电路,有助提高生活家电的节能性和可靠性,适合应用於空调、洗衣机、吸尘器等搭载马达的生活家电。


产品特色

1.适用无光电耦合元件的零交叉侦测电路,大幅降低应用待机功耗

传统的零交叉侦测电路由光电耦合元件和电晶体组成,其待机功耗约占整个应用的1/2。而ROHM 透过分析全球数百种电源模式和应用环境,成功研发出适用於无光电耦合元件的零交叉侦测 IC。除了能够削减零件数量,还使零交叉侦测电路的待机功耗趋近於零(仅 0.01W)。不仅如此,在马达应用中还可减少马达输入电压检测电路,可进一步削减待机功耗和零件数量。



图三 : 以洗衣机电路为例做比较
图三 : 以洗衣机电路为例做比较

2.有助提高各国生活家电的可靠性和效率

在使用光电耦合元件的情况下,随着时间增加亮度会降低,性能会下降,因此有发生故障的风险。而本产品无需光电耦合元件,不仅可降低故障风险,还可将AC 电压带来的延迟时间误差降至+/-50μs 以内。因此,即使各国的电源电压(100~230V)标准不同,也可有效驱动马达,达成过去零交叉侦测电路中较困难的高精度微控制器驱动。


3.可轻松替换传统零交叉侦测电路

新产品系列可分别对应传统的零交叉侦测电路中所使用的电路(普通整流/倍压整流)和波形(Pulse/Edge)。因此,无需更改软体即可轻松替换已在使用光电耦合元件的零交叉侦测电路。另外,配备评估板可方便进行展开元件评估,


输出波形


有助降低生活家电待机功耗的零交叉侦测IC 产品系列,能够支援生活家电中以不同规格区分的 Pulse 波形和 Edge 波形等二种波形,包括绝缘及非绝缘功能,无需更改软体即可替换传统的零交叉侦测电路。产品系列包括六款适用於多种生活家电的产品 [ 注2 ]。



图四 :  因规格而异的二种输出波形
图四 : 因规格而异的二种输出波形

4.具有可保护後段微控制器之电压钳位元功能

新产品支援的输入电压高达600V,并以输出时分压至小於微控制器额定电压的方式,可驱动最大额定电压为5V 的常规微控制器。另外,还配备了微控制器保护机制的电压钳位元功能,可在输入电压较高时,防止电压超过 4.8V。因此适用於以空调等为主的高压驱动马达应用,即使出现异常电压,也能够保护微控制器。


[注1] 零交叉点:以??座提供AC 电源的生活家电中,为了控制马达和微控制器,需要能够读取 AC 波形的 0V 电压点(即零交叉点)的零交叉侦测电路。另外透过提高零交叉侦测精度,可以更有效地控制马达和微控制器。而且,在马达停止时,能够将电压停止在0V 状态,脉冲控制也提升了电路安全性。



图五 :  零交叉点示意图
图五 : 零交叉点示意图

[注2] 评估板资讯:下方的零交叉侦测IC 评估板配备了用来驱动零交叉侦测IC 的电源,可方便进行展开元件评估,并能轻松对应已在使用光电耦合元件的电路替换问题。


??更多产品讯息,请浏览网址:https://www.rohm.com.tw/products/power-management/ac-voltage-zero-cross-detection-ic


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