家電節(jié)能減排實際上根本問題就是如何提高能源使用效率。美國 EPRI就曾指出，全球電機(jī)所耗費的金額一年高達(dá)950億美金，占了所有電力51%；其次是照明19%，冷卻/供暖16%， IT 14%。而家庭用電分大約可分為電源轉(zhuǎn)換輸出(燈、電視)及電機(jī)驅(qū)動(冰箱、洗衣機(jī)、冷氣、風(fēng)扇、吸塵器等)這兩大類，其中電機(jī)驅(qū)動所消耗的電力占家庭用電的70%。根據(jù)臺灣工程研究院的數(shù)據(jù)，如果電機(jī)效率提升10%，一年約可節(jié)省100億度的電量，相當(dāng)一座大中型核能發(fā)電站所發(fā)的電量。若再以全球一年的發(fā)電量約為20兆度來計算(在中國1兆是1萬億)，可以節(jié)省2兆度的用電量。這個驚人的數(shù)字等同于兩百座中大型核電站的電量。而且在能源法規(guī)及環(huán)保議題帶動下，產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品升級已是維持經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的必要條件。

       當(dāng)今家電產(chǎn)品的驅(qū)動電機(jī)分為交流電機(jī)、直流電機(jī)兩類；直流電機(jī)又分為直流有刷及無刷電機(jī)。由于材料科學(xué)的進(jìn)步，直流無刷電機(jī)(BLDC 或 PMSM)的研發(fā)及生產(chǎn)近期有相當(dāng)大的突破。直流無刷電機(jī)具有安靜、無噪聲、免維護(hù)保養(yǎng)、壽命長、體積小的特性及優(yōu)點；尤其是高效輸入/輸出比，在節(jié)能及環(huán)保方面均有優(yōu)異表現(xiàn)。

      直流無刷電機(jī)在技術(shù)層面以及進(jìn)入門檻的要求都比其他電機(jī)(如交流、直流有刷)更高，因此擁有較高的附加值；目前直流無刷電機(jī)普及的過程最主要的一點是比傳統(tǒng)的電機(jī)成本更高,普遍消費者接受低碳節(jié)能產(chǎn)品的觀念不強(qiáng),隨著資源短缺與環(huán)境保護(hù)的雙重壓力政府開始主導(dǎo)推廣節(jié)能高效的電機(jī)家電產(chǎn)品。而直流無刷電機(jī)就是滿足節(jié)能低碳的要求。

       直流無刷電機(jī)控制比交流電機(jī)控制復(fù)雜，并且需要基于MCU來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速與保護(hù)電機(jī)。直流無刷電機(jī)控制驅(qū)動上可采用方波驅(qū)動(Trapezoidal Control)或磁通正弦PWM驅(qū)動兩種控制系統(tǒng)算法。其中，磁通正弦驅(qū)動備受業(yè)界囑目 正弦PWM僅依靠3個霍爾零件無法順利產(chǎn)生正弦波相電流控制信號，必須整合高分辨率的位置編碼器來輔助霍爾零件，以取得更精確的位置信息，如此方能產(chǎn)生所需的正弦波。但位置編碼器的高成本卻不是一般應(yīng)用所能接受的，空間向量調(diào)制應(yīng)運而生 空間向量調(diào)制PWM（SVPWM）也叫磁通正弦PWM法。它以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的，用控制器不同的開關(guān)模式所產(chǎn)生的實際磁通去逼近基準(zhǔn)圓磁通，由它們的比較結(jié)果決定控制器的開關(guān)，形成PWM波形。此法從無刷電機(jī)的角度出發(fā)，航模電機(jī)，把控制器和電機(jī)看作一個整體，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制，使直流無刷電機(jī)獲得幅值恒定的圓形磁場(正弦磁通)。具體方法又分為磁通開環(huán)方式和磁通閉環(huán)方式。磁通開環(huán)法用兩個非零向量和一個零向量合成一個等效的電壓向量，若采樣時間足夠小，可合成任意電壓向量。此法輸出電壓比正弦波調(diào)制時提高15％，諧波電流有效值之和接近最小。磁通閉環(huán)方式引入磁通反饋，控制磁通的大小和變化的速度。在比較估算磁通和給定磁通后，根據(jù)誤差決定產(chǎn)生下一個電壓矢量，形成PWM波形。這種方法克服了磁通開環(huán)法的不足，解決了直流無刷電機(jī)低速時，定子電阻影響大的問題，減小了電機(jī)的震動和噪聲。

       在富士通半導(dǎo)體產(chǎn)品中，有一系列直流無刷電機(jī)應(yīng)用方案參考。其中，X-TEAMRC設(shè)計具備著方波/弦波兩種驅(qū)動方式，可驅(qū)動的電機(jī)有直流無刷有霍爾方波控制與正弦波控制，直流無刷無霍爾方波控制與正弦波控制，基于富士通32位Contex-M3（內(nèi)置USB、CAN、以太網(wǎng)、三相正弦變頻輸出單元）的單片機(jī)開發(fā)性價比高在諸多領(lǐng)域得到實際應(yīng)用，對比方波控制有效的控制噪音問題。鑒于家電類直流無刷電機(jī)控制解決方案的多種產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)驗，X-TEAMRC通過MCU設(shè)計并可免費提供外圍器件原理說明讓家電產(chǎn)品類廠家能夠快速出直流無刷控制方案并量產(chǎn)。

     其實在不同的應(yīng)用場合及產(chǎn)品中，方波驅(qū)動的應(yīng)用更廣。他具有更低成本，低切換損失以及不需要精確的轉(zhuǎn)子反饋等優(yōu)點。較適合在大能量輸出場合使用。如載具、泵、工具機(jī)、工業(yè)用風(fēng)扇及室外型產(chǎn)品（噪音要求小的產(chǎn)品）。弦波驅(qū)動無刷電機(jī)有運轉(zhuǎn)平順及無震動、無噪聲的優(yōu)勢，較適合場合:吸塵器、空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、家用風(fēng)扇等家用產(chǎn)品。

如家用風(fēng)扇正弦波控制
無葉風(fēng)扇、空氣循環(huán)扇、一般家用落地扇、臺扇、吊扇……追求的要點是室內(nèi)空氣循環(huán)，搭配空調(diào)增加效率、自然風(fēng)、靜音，已經(jīng)跳開以往直吹的觀念，追求的是更加舒適的生活。以往交流電機(jī)要達(dá)到相同的功能及效率需要付出額外的控制線路及電機(jī)材料、體積提升因此成本結(jié)構(gòu)會大幅增加。直流無刷電機(jī)在具備效率及生產(chǎn)優(yōu)勢上，且具有控制單元很容易將智能功能加入來達(dá)到舒適家居生活的目的。

結(jié)論
在這個電力缺乏與環(huán)保意識抬頭的年代，降低核能發(fā)電已是所有人共同努力的目標(biāo)，對于高效能電機(jī)驅(qū)動的需求也逐漸被社會大眾所接受，當(dāng)然電機(jī)控制芯片的設(shè)計要求也越來越高。比如，BLDC或PMSM電機(jī)的無傳感器、霍爾傳感器以及高階電機(jī)驅(qū)動器的無傳感器與PFC都是未來的發(fā)展趨勢。提供完整的設(shè)計方案與仿真軟件，除了可以簡化開發(fā)的時程，還能將電機(jī)驅(qū)動達(dá)到最優(yōu)化的效率，動力電機(jī)，才能有效的縮短產(chǎn)品上市的周期。