隨著節(jié)能新標(biāo)準(zhǔn)政策發(fā)布以及智能家居的覆蓋率增加,消費者愈加青睞于高能效變頻且附帶智能屬性的家電產(chǎn)品。變頻冰箱和 LCD 大屏冰箱作為白電市場占有率較高的產(chǎn)品,整機半導(dǎo)體需求量也在持續(xù)增長。
必易微作為一家高性能模擬及數(shù)模混合芯片供應(yīng)商,在 AC-DC 轉(zhuǎn)換、顯示板供電、冷藏室 LED 照明、閥門的驅(qū)動、Wi-Fi 模塊供電、變頻板主芯片供電及 MOS 的柵極驅(qū)動、顯示屏系統(tǒng)提供一站式的電源解決方案,可以幫助客戶打造完整、可靠的冰箱電源管理系統(tǒng)。
圖 1. 傳統(tǒng)變頻冰箱系統(tǒng)框圖
圖 2. LCD 大屏冰箱系統(tǒng)框圖
DC-DC 方案
必易微專門為白電應(yīng)用打造的第三代解決方案 KP522302E 也同樣非常適合冰箱應(yīng)用,此款芯片有著優(yōu)秀的效率,EMC,動態(tài)及抗浪涌表現(xiàn),詳細內(nèi)容可以參考上一篇“空調(diào)電源 | 必易微提供一站式家用空調(diào)電源解決方案”。
KP522302E 除了上述優(yōu)點非常適合冰箱應(yīng)用外,其高精度輸出特性也可以進一步幫助客戶提高系統(tǒng)可靠性,高精度輸出主要表現(xiàn)在下面三方面:
1、高精度低溫漂基準(zhǔn)
常溫 1% 的高精度基準(zhǔn),超低溫漂,從根本上保證全溫靜態(tài)工作條件下輸出電壓的穩(wěn)定。
圖 3. 基準(zhǔn)電壓與結(jié)溫關(guān)系曲線
2、優(yōu)秀的負載調(diào)整率
全負載范圍內(nèi)實現(xiàn) 0.8%(輕載高效版本)和 0.46%(定頻版本),可以保證整個負載范圍內(nèi)的高精度電壓輸出。
圖 4. 負載調(diào)整率,VIN= 12V
3、超高精度的輸入電壓調(diào)整率
冰箱體積龐大,各電路模塊分布分散,Wi-Fi 模塊、顯示板&屏 12V 供電經(jīng)過 2 米左右的電纜從主板取電,特有的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在開關(guān)機時或者 12V 有快速 dI/dt 電流的變化時,DC-DC 輸入端會產(chǎn)生比較高的 Overshoot,此時需要 DC-DC 有強壯的耐壓能力和良好的輸入電壓動態(tài)調(diào)整率。
KP522302E 輸入電壓可以支持到 30V,完全勝任此工作場景。另外此芯片有著優(yōu)越的輸入電壓動態(tài)調(diào)整率,在 50V/ms 輸入動態(tài)變化時 5V 輸出只有 10mV 左右的波動。
圖 5. 2A load,
12VIN——>15VIN ,
SR = 50V/ms
圖 6. 2A load,
15VIN——>12VIN,
SR = 50V/ms
表 1. DC-DC 方案選型表
現(xiàn)在冰箱冷藏室照明都是 LED 光源,采用 12V 恒壓驅(qū)動方式,LED 燈條串聯(lián)電阻進行限流和分壓。
已經(jīng)有很多國家要求冰箱冷藏室照明也要符合照明燈具產(chǎn)品的能效標(biāo)準(zhǔn),如歐洲的 EU2019/2020。當(dāng)前恒壓驅(qū)動方式的效率只有 75%。據(jù)稱歐美在制定更加苛刻的光效標(biāo)準(zhǔn),冰箱需要采用更高效率的驅(qū)動方式來應(yīng)對最新的標(biāo)準(zhǔn)。
KP512318 是一顆 4V-24V 輸入,開關(guān)頻率為 1MHz 的降壓 LED 驅(qū)動。集成完備的保護功能,如 LED 開路,LED 短路到地,LED 兩端短路,電流取樣電阻開短路保護,輸入過壓保護,溫度保護等。
圖 7. KP512318 簡化應(yīng)用電路
優(yōu)勢 1、高能效
內(nèi)部集成 115mΩ 主開關(guān)管和 60mΩ 同步整流管,可以支持 2A 持續(xù)輸出電流。100mV 超低且精確的 FB 電壓,整體轉(zhuǎn)換效率非常高,3 顆燈 1A 的效率為 91.2%,即使 90mA 的負載電流對應(yīng)的效率也高達 89%。
圖 8. KP512318 效率曲線
優(yōu)勢 2、兼容當(dāng)前 PWM 調(diào)光方式,更好的調(diào)光效果
KP512318 支持 10Hz-200kHz PWM 調(diào)光,可以實現(xiàn) 3%-100% 范圍調(diào)光,輸出為模擬調(diào)光,PWM 轉(zhuǎn)模擬輸出線性度非常好。這種方式?jīng)]有頻閃,不會產(chǎn)生低頻噪聲,所以對冰箱應(yīng)用更加友好。
圖 9. PWM 轉(zhuǎn)模擬調(diào)光電路
圖 10. PWM 轉(zhuǎn)模擬輸出線性度
優(yōu)勢 3、布板靈活
采用了 SOT23-6 封裝,支持單面板 layout 及波峰焊工藝,驅(qū)動芯片既可放置在冰箱主板上面,也可以放置在 LED 燈條上面。
優(yōu)勢 4、高精度及完備的保護
3% 精度的恒流控制,齊全的保護特性,助力進一步提高系統(tǒng)的可靠性。即使 1-2 顆的 LED 發(fā)生短路也可以保證電路正常可靠工作。
表 2. LED 驅(qū)動方案選型表
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(guān)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(guān)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 Line OVP/BOP 功能的 SSR 功率開關(guān)管系列產(chǎn)品,包含 KP36373 和 KP36374。Line OVP/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 可以滿足 DC 輸入和 AC 輸入兩種配置方式。
KP3018X 是集成 800V 高壓 MOS 的 DCM PSR 反激功率開關(guān)管系列產(chǎn)品,包含 KP30182 和 KP30183。該系列產(chǎn)品具有單點失效保護,任意引腳開路或者短路故障下 IC 不會損壞、輸出電壓也不超標(biāo)。
KP30584 是集成 800V 高壓 MOS 的 QR PSR 反激功率開關(guān)管。該產(chǎn)品同樣具有單點失效保護,同時,QR 工作模式效率比 DCM 高,18W 以上的應(yīng)用采用 QR 工作模式更有優(yōu)勢。
KP2202 是一款集成高壓啟動、X 電容放電、輸入過壓/欠壓保護、支持最高 500kHz 的 SSR 反激控制器。它采用谷底鎖定模式,搭配 Coolmos 或者 GaN 等高頻器件,可以把電源頻率做高,大幅度降低電源尺寸。
方案 2、PFC 方案
KP2806 是一款高性能、準(zhǔn)諧振式(QR)升壓型(Boost)恒壓功率因數(shù)校正(PFC)控制器,可自適應(yīng)地工作在臨界導(dǎo)通模式(CRM)和斷續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)。芯片采用 SOT23-6 封裝,通過多功能管腳復(fù)用,真正做到了小而精的特點,占用更小的 PCB 空間,方便客戶實現(xiàn)更小的體積和更低的設(shè)計成本。
表 3. AC-DC 方案選型表
柵極驅(qū)動方案
方案: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,專用于三相全橋功率 MOSFET 或 IGBT 驅(qū)動電路。開關(guān)節(jié)點可以容忍 -7V 以上負壓和至少 50V/ns 的電壓變化率,系統(tǒng)抗干擾性強。芯片同時集成了欠壓閉鎖、帶自動故障清除的過流保護、故障指示以及使能腳等功能。欠壓閉鎖保護功能防止功率管在過低的電壓下工作。過流保護閾值和故障鎖存時間可通過外部電阻設(shè)置,系統(tǒng)外圍電路簡單。發(fā)生過流或欠壓關(guān)斷時芯片提供漏極開路輸出的故障指示信號。使能引腳可方便控制芯片工作與否。
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 300mA 拉電流和 600mA 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(guān)節(jié)點 VS -7V 情況下可保證系統(tǒng)正常工作,同時支持高達 50V/ns 的 dv/dt 變化。KP8530X 還具有完善保護功能,包括:輸入浮空或輸入脈沖寬度不足時,芯片輸出保持低電平;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,同時芯片還具有高側(cè)和低側(cè) UVLO 保護。
表 4.柵極驅(qū)動器方案選型表
總結(jié)
目前,必易微推出的一站式芯片解決方案仍然在持續(xù)豐富和完善。在家用冰箱應(yīng)用方面,必易微產(chǎn)品具有高精度、高可靠性、低成本、低能耗等諸多優(yōu)勢,是客戶整體芯片解決方案的最佳選擇。
1、空調(diào)電源 | 必易微提供一站式家用空調(diào)電源解決方案
2、電視電源 | 必易微提供一站式電視電源解決方案
3、進軍大功率充電市場,必易微發(fā)布LLC控制器芯片KP2591
4、必易微KP2202助力酷科65W雙USB-C超薄氮化鎵充電器量產(chǎn)
5、簡單高效,必易微氮化鎵芯片應(yīng)用案例匯總
2023(秋季)亞洲充電展期間,必易微也將展示最新產(chǎn)品,并分享他們對未來發(fā)展的見解。歡迎大家前來B07、B08交流。
「歷年拆解」
2022年、2021年、2020年、2019年、2018年、2017年、2016年、2015年
「電源芯片」
南芯、英集芯、智融、茂睿芯、必易微、美芯晟、杰華特、華源、硅動力、富滿云矽、芯海、天德鈺、貝蘭德、力生美、創(chuàng)芯微、穩(wěn)先微、寶礫微、東科、易沖、拓爾微、恒成微、沁恒、鈺泰
「被動器件」
特銳祥、貝特、沃爾德、柏瑞凱、金瑞、高特
「氮化鎵」
納微、英諾賽科、氮矽、聚能創(chuàng)芯、能華、威兆、鎵未來、微碩
「快充工廠」
航嘉、古石、酷科、鵬元晟、瑞嘉達、天寶、田中精機
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