在全球能源危機(jī)的基調(diào)下，空調(diào)能效備受關(guān)注。2008年中國(guó)生產(chǎn)的9000多萬臺(tái)空調(diào)，其中過半產(chǎn)品在大陸銷售。中國(guó)每年新裝空調(diào)容量早已超過三峽大壩的總裝機(jī)量；在上海等沿海大城市，夏天用電高峰時(shí)空調(diào)所耗電量超過了總負(fù)荷的40%。因此，新的國(guó)家空調(diào)能效標(biāo)準(zhǔn)于2009年初出臺(tái)，對(duì)空調(diào)的能耗進(jìn)行限制。其中，新標(biāo)準(zhǔn)將空調(diào)能效比(EER, Energy Efficiency Ratio)作為節(jié)能基準(zhǔn)，它等于制冷或制熱量功率與輸入功率之比，EER比值越大，表示空調(diào)的效率越高，因此也就越節(jié)能(參見表1)。

強(qiáng)制法規(guī)的出臺(tái)使得定速空調(diào)生存空間受壓，不得不進(jìn)行庫(kù)存處理低價(jià)拋售的同時(shí)，也吹響了變頻空調(diào)(inverter air-conditioner)爆炸性擴(kuò)張的集結(jié)號(hào)。2007年，中國(guó)生產(chǎn)的變頻空調(diào)還占總產(chǎn)量的7%，而當(dāng)前市面上，海信、美的、格力、海爾等主流品牌的變頻空調(diào)已是"亂花漸欲迷人眼"。

由于日本空調(diào)技術(shù)發(fā)展較快，日本半導(dǎo)體廠商在本土頂尖空調(diào)生產(chǎn)商的技術(shù)交流過程中積累了大量的know-how。而直流變頻較其他驅(qū)動(dòng)形式來得復(fù)雜，BLDC驅(qū)動(dòng)必須與電機(jī)相匹配。中國(guó)市場(chǎng)當(dāng)前的主要空調(diào)變頻器件供應(yīng)商有日本瑞薩、三洋、東芝、三菱重工、NEC和TI、IR等。同時(shí)，相對(duì)交流電機(jī)的AC驅(qū)動(dòng)，BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)具有高效率、低噪音和低振動(dòng)的優(yōu)勢(shì)。未來幾年直流變頻技術(shù)也必將在中國(guó)家用空調(diào)市場(chǎng)普及，推高中國(guó)的BLDC(直流無刷電機(jī))半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)器件市場(chǎng)需求。其中，180度正弦波直流驅(qū)動(dòng)技術(shù)也有逐漸成為主流技術(shù)之勢(shì)態(tài)?！?BR>
圖1：三相BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖。圖片來源：ROHM半導(dǎo)體

從圖1的BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)示意圖可以看出，控制和功率器件為主要的半導(dǎo)體器件成本所在。其中，控制器件選擇主要有通用的MCU和定制的控制邏輯芯片兩種，功率部分則可根據(jù)逆變應(yīng)用不同而選擇IGBT或MOSFET。

面對(duì)龐大的市場(chǎng)，另一日本半導(dǎo)體巨頭ROHM(羅姆)半導(dǎo)體也開始發(fā)力直流變頻空調(diào)用半導(dǎo)體器件市場(chǎng)。在不久前舉辦的“中國(guó)小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)暨展覽會(huì)”上，ROHM半導(dǎo)體展示了其在電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的眾多半導(dǎo)體器件與解決方案。

該公司LSI開發(fā)本部的大谷憲司表示：“直流變頻驅(qū)動(dòng)是節(jié)能空調(diào)的趨勢(shì)，ROHM半導(dǎo)體對(duì)高速發(fā)展的中國(guó)家電市場(chǎng)尤為重視，同時(shí)也認(rèn)為目前是切入直流變頻驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)的好時(shí)機(jī)?！倍鳵OHM半導(dǎo)體面向直流變頻空調(diào)的風(fēng)扇控制芯片可以以定制或通用的控制邏輯芯片形式提供，驅(qū)動(dòng)算法全部由芯片處理，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)難度和加速產(chǎn)品上市。

圖2：SPM(表面永磁電機(jī))的電壓-電流矢量圖。

據(jù)介紹，通過使SPM內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子型BLDC電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)Ea矢量和電流Ia矢量方向一致，可以獲得高效的驅(qū)動(dòng)(見圖2)。因此，ROHM半導(dǎo)體推出了空調(diào)BLDC電機(jī)使用的三相無刷直流電機(jī)控制器BD6209FS。該芯片內(nèi)置了180度正弦波驅(qū)動(dòng)、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)功能、同步整流、以及0至60度的Ea和Ia相位控制，同時(shí)也支持OCP、OVP、TSD和UV四種保護(hù)電路。

在空調(diào)風(fēng)扇變頻的功率器件方面，基于IGBT在大電流(大負(fù)荷)時(shí)的低導(dǎo)通電阻特性，在高功率應(yīng)用下可考慮選用IGBT，而在空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)速度不變時(shí)，由于電流低，則選用MOSFET為佳。ROHM的高耐壓產(chǎn)品――PrestoMOS，據(jù)稱是全球首款通過在局部形成陷阱能級(jí)的超結(jié)(Supper Junction)MOSFET，它的反向恢復(fù)時(shí)間trr縮短到只有70ns，而這對(duì)于超結(jié)功率器件的結(jié)構(gòu)和制造工藝都是相對(duì)困難的。加上超結(jié)功率器件固有的開關(guān)速度快、快速trr和導(dǎo)通電阻低的特性，該器件無需接入FRD(快速恢復(fù)二極管)就可以應(yīng)用于高壓變頻電路。

大谷憲司強(qiáng)調(diào)：“中國(guó)的無刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)才剛剛開始，中國(guó)工程師在相關(guān)的電機(jī)構(gòu)造、回路設(shè)計(jì)方法等基本知識(shí)方面經(jīng)驗(yàn)不足，僅僅提供半導(dǎo)體器件，市場(chǎng)開發(fā)是不可能有進(jìn)展的。而為了進(jìn)一步降低成本和簡(jiǎn)化客戶設(shè)計(jì)，ROHM半導(dǎo)體將會(huì)推出基于BD62xx系列控制芯片、柵極驅(qū)動(dòng)和功率器件的單芯片驅(qū)動(dòng)模塊，預(yù)計(jì)2010年將會(huì)提供樣片。”

另據(jù)大谷憲司透露，在空調(diào)壓縮機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，ROHM半導(dǎo)體正聯(lián)合其不久前收購(gòu)的OKI半導(dǎo)體導(dǎo)入相關(guān)半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)方案。這是一款無傳感器的驅(qū)動(dòng)方案，預(yù)計(jì)2011年可以提供樣片。其中ROHM半導(dǎo)體正為此開發(fā)SiC工藝的高功率模塊，包括開關(guān)損耗更低和溫度特性更穩(wěn)定的SiC MOSFET和大電流SiC肖特基二極管，而OKI半導(dǎo)體則負(fù)責(zé)開發(fā)矢量控制的MCU。