隨著工業自動化的不斷普及，電機驅動系統已經成為現代工業中不可或缺的一部分。 早已走入千家萬戶的冰箱、暖通空調、洗碗機、油煙機熱泵、循環泵、吊扇、滾筒洗衣機、研磨機、攪拌機等的電機驅動系統一旦出現故障，可能會導致整個設備停工，給用戶帶來不便。那么如何防止突發故障呢？為此預測性維護不可缺少。

我們知道電機的好壞可經由對相電流的分析加以預測。對比傳統的基于分流器的檢測方式，Power Integrations(以下簡稱PI)新推出的適用于電機驅動的完美解決方案BridgeSwitch-2的IPH的檢測方式測量電流更精確，這樣對故障預判的準確度可達到92.5%。并且在可以更精確地預測電機的維護狀態的同時，無刷直流逆變器在不工作時還可設定進入睡眠模式，從而將驅動器功耗降至10mW以下，兼具成本效益。

BridgeSwitch-2 IC——BridgeSwitch系列的優秀繼承者

節能指令的新要求正深刻地改變著工業類電機應用。歐盟計劃到2035年節省2000億美元的能耗，為此提高了家電綠色標識門檻，比如洗碗機必須增加30%的效率，才能使用家電綠色標識，以及要求自2025年開始待機能耗需要小于300mW。而印度對于數量龐大的低效的采用單相感應電機的吊扇應用也致力于實現50%的節能目標。還有企業為滿足用戶更好使用體驗的需求而進行的產品改進，這些無疑都會進一步擴大無刷直流電機的使用規模。

BridgeSwitch是PI推出的適用于電機驅動的完美解決方案，可以滿足新興市場應用的更高要求。6月11日上新的升級版BridgeSwitch-2 IC產品更是在第一代BridgeSwitch IC產品的基礎上，進一步提高了功率，完美適用于高達1馬力(746W)功率的電機應用。同時可進入“睡眠”模式，將驅動器功耗降至10mW以下，待機功耗更低，壽命更長。新功率封裝提供適用于緊湊型設計的InSOP-24C封裝和適用于高功率電機應用的InSOP-L38封裝，外露的散熱焊盤便于熱量從BridgeSwitch-2 IC傳導至PCB板，優化了器件的溫升性能。

具有很低導通電阻的FREDFET在BridgeSwitch系列的所有型號產品中都得到了運用，它可以降低導通損耗和EMI。BridgeSwitch-2 IC內部同樣集成上管和下管的驅動以及兩個性能加強的FREDFET，內部采用無損耗的電流檢測，使用BridgeSwitch-2產品的逆變器在使用外部供電情況下具有高達99%的效率。此外，BridgeSwitch-2無需輔助電源也可持續工作，從而進一步減小PCB面積和減少元件數量。

無刷直流逆變器不工作時可設定進入睡眠模式，從而將驅動器功耗降至10mW以下。這意味著在規定的待機功耗限值下，可以為實現網絡接入和監控等功能的電路負載提供更多的可用功率。

在介紹BridgeSwitch-2的睡眠指令重新設置功率架構時，PI的技術培訓經理閻金光先生表示，BridgeSwitch-2的工作方式首先是微控制器檢測到“睡眠工作條件”，而后，指示由LinkSwitch-XT2 SR構成的輔助電源降低給BridgeSwitch-2 IC供電的輸出電壓，BridgeSwitch-2檢測到電壓降低之后，BridgeSwitch-2改為自供電工作模式，再之后，微控制器強制BridgeSwitch-2進入睡眠模式，最后逆變器變換級空載功耗降低至10mW，進入“睡眠模式”。

BridgeSwitch系列產品還具有一項市場上獨有的相電流檢測(IPH)功能，也就是對流經下管FREDFET的電機電流加以鏡像檢測，內部的增益放大電路僅需要使用一個外部的小信號電阻即可。通過內置的相電流(IPH)信息實時報告功能，可實現精確的電機控制?；贗PH的電流信息也可省去90%的電流反饋電路并將逆變器損耗減少10%以上，同時降低了BOM成本，提升了系統效率。

電機的好壞可經由對相電流的分析加以預測。對比傳統的基于分流器的檢測方式，BridgeSwitch-2的IPH的檢測方式測量電流更精確，這樣其對故障偵測的準確度可達到92.5%，并且可以更精確地預測電機的維護狀態且兼具成本效益。

傳統的采用分立或IPM方案的逆變器依賴于軟件執行系統保護，比如過壓或過流故障條件下。這樣會增加軟件的開發周期及成本。BridgeSwitch內建的基于硬件的過流和過壓保護機制不依賴于軟件，可以在不需要MCU介入的情況下保護逆變器和系統。為了使系統MCU在任何時間了解系統的狀況，BridgeSwitch不只是對其本身提供保護，還將故障情況以故障總線的方式（僅需要2kB的內存代碼）匯報給MCU。特別對于出口至美國和歐盟的產品型號，根據IEC 60730‐1 標準，需要滿足Class A的系統軟件，而這會多花2個月的產品認證時間。BridgeSwitch-2 IC同樣具有內置直流過壓保護和電流限制功能，無需依賴系統軟件即可保護逆變器和系統?？蛇x擇錯誤標志或全面的故障母線報告功能來滿足各種系統要求。

新功率封裝以及高效的特點優化了器件的溫升性能，簡化了散熱設計。BridgeSwitch-2 IC采用集成半橋(IHB)架構消除了系統中的集中發熱點，可將IC溫度降低30℃以上，并且提高了設計的靈活性和可靠性，同時大幅減少元件數量，節省PCB面積。

閻先生解釋說：“PI Expert可以對所有的溫升做預估，這些均基于目標應用的逆變器輸出功率。如果輸出功率是200W，可以估算出逆變器效率為98%。再根據熱阻、損耗估算出BridgeSwitch-2 IC溫度是61℃，也就能估算出應該用多大的PCB面積來散熱。”

軟硬件默契配合，1+1＞2

BridgeSwitch-2由Power Integrations的MotorXpert軟件套件提供支持，其中包括單相梯形控制和三相無傳感器磁場定向控制(FOC)模塊。BridgeSwitch-2和MotorXpert的組合提供了一款增強型BLDC軟硬件組合解決方案，可縮短家電設備的宕機時間，優化散熱設計，實現極少的整體元件數目、極高的效率和精確的電機控制，同時加快逆變器的開發速度，縮短產品入市時間，又易于滿足歐盟ErP待機標準。

閻先生表示：MotorXpert是一款PI開發的安裝在手提或臺式電腦上的軟件。通過對一個單相或三相電機的接口板連接到BridgeSwitch-2逆變器上，得到故障信息并發送PWM驅動信號等，以實現電機的實時調整優化。

MotorXpert提供用于電機啟動及性能優化的圖形用戶界面，可以實現控制電機的啟動/停止，可以設置電機的啟動時間和轉數、啟機過程、各項應用參數及保護特性等。非專業的軟件設計人員也可以直觀地對電機調整過程做參數的設定以及觀看反饋，同時生成電機配置文件。

Power Integrations產品營銷經理Cristian Ionescu-Catrina表示：“從啟動到性能優化，MotorXpert基于GUI的工具“終端仿真器”和符合MISRA C標準的代碼庫大大簡化了設計過程，可實時優化電機工作架構，無需重復更新固件。BridgeSwitch-2可與任何微處理器搭配使用，易于在現有系統中采用 - 這一點對于工程師更新設計以滿足更嚴格的待機法規非常重要?！?

總結來說，BridgeSwitch-2和MotorXpert簡化了電機設計、增加了效率、降低了空載功耗。BridgeSwitch-2可以完美適用于高達1馬力功率的電機應用，包括冰箱壓縮機、暖通空調、洗碗機、油煙機熱泵、循環泵、吊扇、滾筒洗衣機、研磨機、攪拌機等，同時使用MotorXpert的整體解決方案簡化了設計，可驅動單相及三相電機。BridgeSwitch-2的很多保護功能可以通過硬件連接來實現，這樣可以加快產品入市時間。并且通過IPH引腳可以獲取更加簡單、更加精確的電流信息，不會受噪音的影響，可以縮短使用電機設備的宕機時間。目前可以提供量產訂單及樣品，InSOP-28C封裝將于2024年第二季度末入市。