家電節(jié)能減排實(shí)際上根本問(wèn)題就是如何提高能源使用效率。美國(guó) EPRI就曾指出，全球電機(jī)所耗費(fèi)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(dòng)(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(dòng)所消耗的電力占家庭用電的70%。根據(jù)臺(tái)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(lái)計(jì)算(在中國(guó)1兆是1萬(wàn)億)，可以節(jié)省2兆度的用電量。這個(gè)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(dòng)下，產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品升級(jí)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(dòng)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(wú)刷電機(jī)。由于材料科學(xué)的進(jìn)步，直流無(wú)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(wú)刷電機(jī)具有安靜、無(wú)噪聲、免維護(hù)保養(yǎng)、壽命長(zhǎng)、體積小的特性及優(yōu)點(diǎn)；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(wú)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(wú)刷電機(jī)普及的過(guò)程最主要的一點(diǎn)是比傳統(tǒng)的電機(jī)成本更高,普遍消費(fèi)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(wú)刷電機(jī)就是滿足節(jié)能低碳的要求。

       直流無(wú)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(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速與保護(hù)電機(jī)。直流無(wú)刷電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)上可采用方波驅(qū)動(dòng)(Trapezoidal Control)或磁通正弦PWM驅(qū)動(dòng)兩種控制系統(tǒng)算法。其中，磁通正弦驅(qū)動(dòng)備受業(yè)界囑目 正弦PWM僅依靠3個(gè)霍爾零件無(wú)法順利產(chǎn)生正弦波相電流控制信號(hào)，必須整合高分辨率的位置編碼器來(lái)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(yùn)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(chǎng)軌跡為目的，用控制器不同的開關(guān)模式所產(chǎn)生的實(shí)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(wú)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(gè)整體，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制，使直流無(wú)刷電機(jī)獲得幅值恒定的圓形磁場(chǎng)(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(gè)非零向量和一個(gè)零向量合成一個(gè)等效的電壓向量，若采樣時(shí)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(shí)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(gè)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(wú)刷電機(jī)低速時(shí)，定子電阻影響大的問(wèn)題，減小了電機(jī)的震動(dòng)和噪聲。

       在富士通半導(dǎo)體產(chǎn)品中，有一系列直流無(wú)刷電機(jī)應(yīng)用方案參考。其中，X-TEAMRC設(shè)計(jì)具備著方波/弦波兩種驅(qū)動(dòng)方式，可驅(qū)動(dòng)的電機(jī)有直流無(wú)刷有霍爾方波控制與正弦波控制，直流無(wú)刷無(wú)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(jià)比高在諸多領(lǐng)域得到實(shí)際應(yīng)用，對(duì)比方波控制有效的控制噪音問(wèn)題。鑒于家電類直流無(wú)刷電機(jī)控制解決方案的多種產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，X-TEAMRC通過(guò)MCU設(shè)計(jì)并可免費(fèi)提供外圍器件原理說(shuō)明讓家電產(chǎn)品類廠家能夠快速出直流無(wú)刷控制方案并量產(chǎn)。

     其實(shí)在不同的應(yīng)用場(chǎng)合及產(chǎn)品中，方波驅(qū)動(dòng)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(diǎn)。較適合在大能量輸出場(chǎng)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(dòng)無(wú)刷電機(jī)有運(yùn)轉(zhuǎn)平順及無(wú)震動(dòng)、無(wú)噪聲的優(yōu)勢(shì)，較適合場(chǎng)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(wú)葉風(fēng)扇、空氣循環(huán)扇、一般家用落地扇、臺(tái)扇、吊扇……追求的要點(diǎn)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(huì)大幅增加。直流無(wú)刷電機(jī)在具備效率及生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)上，且具有控制單元很容易將智能功能加入來(lái)達(dá)到舒適家居生活的目的。

結(jié)論
在這個(gè)電力缺乏與環(huán)保意識(shí)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(duì)于高效能電機(jī)驅(qū)動(dòng)的需求也逐漸被社會(huì)大眾所接受，當(dāng)然電機(jī)控制芯片的設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越高。比如，BLDC或PMSM電機(jī)的無(wú)傳感器、霍爾傳感器以及高階電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的無(wú)傳感器與PFC都是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。提供完整的設(shè)計(jì)方案與仿真軟件，除了可以簡(jiǎn)化開發(fā)的時(shí)程，還能將電機(jī)驅(qū)動(dòng)達(dá)到最優(yōu)化的效率，動(dòng)力電機(jī)，才能有效的縮短產(chǎn)品上市的周期。