從2020年中國提出“雙碳”目標以來，3年的時間里，這一話題持續發酵，熱度沒有絲毫減弱。除了能源、鋼鐵等領域接連發布減碳計劃，與制造業相關的整個產業界也都在摩拳擦掌，推出眾多讓人眼前一亮的節能材料、技術以及產品。參與全球競爭的中國家電行業就是其中的典型代表。

近日，《電器》記者采訪了東芝電子元件（上海）有限公司半導體技術統括部技術企劃部高級經理黃文源，了解到家電低能耗的實現，有賴于包括半導體技術在內的電子技術水平的提高。功率器件的能耗變得不可忽視。

東芝電子元件（上海）有限公司半導體技術統括部技術企劃部高級經理黃文源

 

IGBT：降低開關損耗和體內二極管的傳導損耗

東芝可用于家電的半導體產品種類繁多，包括IGBT、電機驅動電路、MCU、智能功率模塊以及名目繁多的小信號分離器件等。

談到功率器件有哪些類型可以幫助家電降低能耗，黃文源認為可以分為3種類型：一是電磁灶具中驅動加熱用電磁線圈的分立IGBT元件或者智能功率模塊。二是空調、冰箱、洗衣機中電機驅動所需的IGBT/MOSFET或者智能功率模塊。三是應用于電風扇、洗衣機中電機驅動的三端雙向可控硅和交流開關產品。

不管哪種類型，IGBT都為家電降低功耗發揮著重要的作用。據了解，IGBT是一種通過與MOSFET相同的方式控制柵極和發射極之間的電壓，接通和關斷集電極和發射極之間電源的器件。其中，分立IGBT比硅MOSFET更適合控制高壓和大電流。黃文源進一步介紹說：“東芝旗下的1350V／30A分立IGBT GT30N135SRA和1100V分立IGBT GT30J110SRA，都有助于降低家電的功耗，而且兩者都是通過降低關斷開關和二極管的傳導損耗，進而實現更低的功耗的。不過，兩個產品的適用范圍卻不同，GT30N135SRA主要適用于采用AC 200V輸入電壓諧振電路的家電，如IH電磁爐、IH電飯煲和微波爐。GT30J110SRA則適用于IH電飯煲和使用AC 100V輸入電壓諧振電路的微波爐等家電。”

電磁爐原理示意圖

電機驅動IC：簡化控制流程

電機在家電行業應用十分廣泛，大到空調、冰箱、洗衣機，小到各類廚房小家電，以及清潔電器等。電機作為家電的動力源，不僅廣泛應用于各個細分行業，更是用電大戶。據美國、歐盟等統計，電機用電量約占總用電量的42%?50%。提高電機產品的能效水平，有利于中國如期實現“雙碳”目標。

“東芝對電機驅動IC的開發已經積累了40多年的經驗，并且可以根據客戶需求的變化持續改進產品。”黃文源強調。在直流無刷電機驅動IC方面，東芝采用了原創的智能相位控制技術，使得使用東芝無刷電機驅動IC解決方案的開發過程得到優化。由于市場對于節能、電機安靜運行的要求越來越高，直流無刷（BLDC）電機被廣泛應用于各種場合。“為了提高電機的驅動效率，通常需要一個復雜的控制流程，東芝提供的電機驅動控制電路解決方案可以簡化這一流程。東芝還推出了一款3相直流無刷電機控制預驅IC——TC78B011FTG。該產品適用于服務器風扇和鼓風機使用的高速電機，以及無繩真空吸塵器與掃地機器人使用的吸塵電機。”黃文源補充說。

無刷電機驅動原理示意圖

除了通過這些功率器件降低產品的功耗，控制方式的系統構架也對整機的功耗起著十分關鍵的作用，例如控制的變頻化、電機的無刷化等，東芝旗下也有相應的解決方案。“此外，這些功率器件的應用還可以大大簡化家電產品的電路結構，節省了外圍器件數量，不但提高了整機產品的可靠性、安全性，對于家電制造的低碳發展同樣不可低估。”黃文源對于功率器件助力家電低碳發展的思路進行總結。