人們談到紅海，說的是市場瓜分結束、技術基本定型；談到藍海，說的是行業(yè)新興，技術仍在發(fā)展。然而，最近筆者發(fā)現，在一些貼近消費者的消費類產品上，也許存在一絲縫隙，后來者借助發(fā)展新技術，認真撿拾碎片化的市場，仍有吃到蛋糕的機會。當然，在已經呈現紅海的市場中，要想做大做強，必然需要潛心發(fā)展，踩對關鍵點，逐步壯大。

事情要從“618”說起。搬家之后需要重新買一個電飯煲，社畜倒不用以前Z老師提起的5000元以上的進口電飯煲，但是好用快煮的要求需要被滿足。長久不接觸生活器具的小Z同學不看不知道，一看嚇一跳，原來家電的發(fā)展已經乘上了物聯網、變頻等東風，發(fā)展到了如今的模樣。想一想五年前購買的聯網小家電是還會被氣到，那是被商家的噱頭傷害的用戶體驗。然而，如今的小家電，以電飯煲為例，聯網上云是必然，畢竟要滿足社畜的通勤的路上就開始煮飯；使用IH技術，為的是讓米飯受熱更均勻，口感更好，滿足筆者這樣的社畜的一點點吃貨的小要求。隔半年就推陳出新的智能小家電產品和良好的用戶體驗、周到的售后服務，與智能家電剛剛起步時相比已經產生了翻天覆地的變化。

（這里科普一下IH加熱技術——即通過電磁感應原理，對炊具進行直接加熱的技術。區(qū)別于電能—發(fā)熱體—炊具的熱量產生和傳遞形式，IH加熱技術是線圈盤—炊具的傳遞，因此是Induction Heating，常見的電磁爐產品即采用這種加熱形式。電飯煲使用多段線圈的IH加熱技術，在底部線圈盤之外，鍋身四周同時設置了線圈讓鍋底、鍋身同時發(fā)熱，模擬了柴火煮飯時火苗舔舐飯鍋的情形，即柴火飯這一概念。）

電飯煲都逐漸開始將發(fā)展新技術，以不斷貼近生活，改善用戶體驗，市面上其他更多的小家電或者大件白色家電更是如此。除去聯網上云，在各類家電中用得最多的便是變頻技術，既貼近了國家對于能源命運握于自己手中的政策導向，也滿足了老百姓對于節(jié)能省電的需求。老百姓在選擇購買家電時，能效、性能以及智能控制都成為了重要的參考標準。

變頻技術開始被關注如何用到家電上是從什么時候開始有跡可循的呢？2015年伊始，眾多業(yè)界人士就開始判斷，無刷直流電機的下一個藍海市場是變頻家電。經過幾年的發(fā)展，市場的選擇已經驗證了諸多前輩的看法。大規(guī)模、大范圍家電升級改造的背后，體現的是中國家電行業(yè)正面臨從依靠規(guī)模、人口、成本和政策紅利發(fā)展進入由技術創(chuàng)新為驅動的時代。

多功能變頻控制在家電產品應用越來越廣泛，不單用于空冰洗大家電，同時也應用于各類大小家電的電機、壓縮機；包括：風扇、排油煙機、洗碗機等，只要有節(jié)能增效、小尺寸、重量低、高可靠性需求均能采用。由此拉動了MCU、IPM功率模塊及變頻電機數量同比增加，進而帶動了IGBT、PMIC、MOS管等功率元器件需求的提升。

完成家電變頻化的電路基本可分為四大模塊：變頻功率、電源管理、主控制器、通信傳感。變頻器模塊可以改變驅動電動機的供電頻率，實現電動機運轉速率自動調節(jié)，把50Hz 固定電網頻率改為30-130Hz 變化頻率，使電源電壓適應范圍達到142—270V；變頻家電相較于傳統家電，平均效能比提升30%，具備舒適性高、壽命長、靜音等優(yōu)點。

以空調為例進行器件拆解，包括：（1）主控制器/ 通信電路主板、（2）溫度/ 濕度/ 壓力/ 霍爾等傳感器、（3） 壓縮機/ 風機電機的變頻電路（IPM 模塊/IGBT 等）。

這三塊電路中分別有對于MCU/SOC、PMIC、sensor、電機驅動芯片、IGBT/MOSFET等需求。變頻&智能化趨勢，驅動家電提升整機半導體用量；變頻家電需要2至3顆IPM模塊將提升芯片價值量約70%：此外，隨著智能化升級，高檔冰箱將使用5組或以上IPM，空調、洗衣機、洗碗機等通常使用2或3組IPM；電源管理IC將使用1至8顆；主控MCU將從8位升級至32位，加入AI 芯片（語音識別、圖像識別、深度學習等）；通信單元新增WiFi6/藍牙協議、傳感器（溫度、濕度、 轉速）數量和感知精度增加等。

以數明半導體的SLM2136 Demo變頻電機驅動板為例，MCU控制驅動芯片通過功率器件完成對電機的控制，再通過采集電機相電流完成監(jiān)控。采用先進的無位置傳感器FOC控制策略，并實現全面異常保護，過壓、欠壓、軟硬件過流、過功率、堵轉、缺相等完備的保護策略，適用于家用冰箱、商用空調、車用空調等單個壓縮機變頻調速的應用場景。

Demo中的SLM2136作為Driver 柵極驅動芯片，相當于控制器與功率器件（MOSFET 、IGBT ）之間的接口，基本每個功率器件都需要Driver IC ，相較于分立式方案，高集成度驅動IC 成為主流：驅動IC 主要由控制模塊、比較器、功率開關模塊組成，實現小電壓驅動大電流的功能。

SLM2136是一種高壓、高速功率MOSFET和IGBT驅動器，具有三個獨立的高、低壓側參考輸出通道，適用于三相應用。專有的HVIC和閂鎖免疫CMOS技術使加固單片結構成為可能。邏輯輸入與標準CMOS或LSTTL輸出兼容，低至3.3V邏輯。可從外部電流檢測電阻器導出終止所有六個輸出的電流跳閘功能。啟用功能可同時終止所有六個輸出。開路漏極故障信號用于 指示發(fā)生過電流或欠壓停機。通過連接到RCIN的RC網絡在外部編程的延遲后，過電流故障條件自動清除輸入輸出驅動器具有一個高脈沖電流緩沖級，設計用于最小驅動器交叉?zhèn)鲗?。傳輸延遲被匹配以簡化高頻應用中的使用。浮動通道可用于驅動高側配置的N溝道功率MOSFET或IGBT，其工作電壓高達600V。

拋開Demo不談，一般情況下，變頻功率&電源管理&主控制器&通信傳感中的功率模塊實現電流轉換（ 交/ 直流電變換）功能。根據電機控制的實際情況，還承擔了對電機的電源供應（ 電流升/ 降壓輸出），主要根據輸出電流大小合理設計。通常大電流采用MOSFET 和IGBT等分立器件和模組，小電流采用PMIC 集成電路；PMIC 除了內置MOSFET 開關用作電源供應；還可集成PWM/PFM 脈沖信號調制、PFCC功率因素矯正等模塊，控制開關電路和輸入電流。

MOSFET 在功率模塊中可以分立和集成形式，主要用于電源供應升降壓 （DC-DC 直流電轉換）。MOSFET的特性在于高電壓接負載，仍然能接通和關斷負載電流，同時具備高頻開關的特性。IGBT作為高電壓/ 大電流變頻功率模塊， 在功率模塊中可同時以IPM 模組和分立器件形式存在，主要用于逆變（DC-AC 直交流轉換）。IGBT 結合了MOSFET 閘極控制高輸入阻抗和BJT 大電流低導通壓降的優(yōu)勢，使得器件驅動功率小、開關頻率高、開關損耗小。MOSFET和IGBT在變頻電路的設計中如何挑選我們后續(xù)文章將會講到，此處關注驅動芯片的選擇。

在這篇文章（抽油煙機的變頻升級）當中，我們講到通過電機的矢量控制來完成電機的變頻控制，這已經是比較高端的產品會用到的方式。畢竟精密的角度、位置控制需要大量計算能力，因此通常會使用FPGA+MCU的方式，一般在工控行業(yè)應用較多。而在智能家居的中端產品當中，使用單MCU完成無位置傳感器FOC控制策略，采樣方面也許支持單電阻、雙電阻及三電阻采樣、熱啟動迅速（幾秒內可重新啟）、低頻力矩補償做到小振動等就足以滿足要求。尤其是在整個家電行業(yè)朝著節(jié)能、智能化的方向發(fā)展時，必不可少會有同質化競爭，因此成本非常重要，方案的選擇就是第一步。

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在驅動器件方面，數明提供高可靠性的門級驅動，產品系列覆蓋200V及600V工作電壓范圍，可供客戶選擇各種驅動電流以及半橋、全橋設計。數明的非隔離門級驅動產品中，200V IGBT/MOSFET 半橋驅動IC有SLM2001、SLM2003、SLM2004、SLM2005；160V IGBT/MOSFET 三相全橋驅動IC有SLM7888；600V IGBT/MOSFET半橋驅動IC SLM21XX和SLM2304S以及三相全橋驅動IC SLM2136。非隔離門級驅動產品具有高可靠性及廣泛兼容性，更寬的驅動能力。部分驅動芯片能夠配合MCU和sensor完成變頻方案。無論低壓還是高壓，上海數明的驅動芯片都能提供合適的創(chuàng)新解決方案，并且擁有可靠的工程質量。

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