將浪涌電流限制和PFC 結(jié)合應(yīng)用于白色家電馬達

　　當(dāng)歐洲強制要求80W 及以上的電氣負載以高功率因數(shù)的方式消耗電路中的電流時，這意味著人類在資源和環(huán)境保護方面又向前邁出了一步。當(dāng)然，許多消費類電子產(chǎn)品也由此受到了影響，其中包括白色家電。由于配置了逆變器用于電動馬達的驅(qū)動，所以諸如空調(diào)、冰箱、洗衣機和干燥機之類的許多家電的負載非常復(fù)雜。一般而言，復(fù)雜負載的功率因數(shù)都比較低。通過強制校正上述家用電器的功率因數(shù)，可更好地利用輸電線路送來的電能，從而節(jié)約能源并同時降低電能成本和減少燃燒礦物燃料而產(chǎn)生的二氧化碳排放。當(dāng)今世界，很多政府監(jiān)管部門都已經(jīng)強制要求在白色家電中要具有類似的PFC 功能。

　　不具備PFC 功能的馬達驅(qū)動電路前端非常類似于一個開關(guān)模式的電源。在這個電源中有一個大容量電容，它將消除整流電源中的直流。當(dāng)馬達驅(qū)動電路首次通電時，由于大容量電容上沒有電荷，整流電源的輸入端看起來就像是一個短路電路。當(dāng)通電時，這種情況將產(chǎn)生較大的浪涌電流，以為電容器充電。如果上述浪涌電流未得到控制或限制，那么線路中的電流消耗將迅速飆升，從而超過其正常RMS 工作電流（請參閱圖1）。這些過大的電流會對保險絲、焊點和電子組件等機械和電氣元件造成潛在的損壞或應(yīng)力。

　　圖1 典型的120VAC 浪涌電流曲線圖

　　大多數(shù)的白色家電的馬達制造商都已經(jīng)選用負溫度系數(shù)電阻(NTC) 來限制浪涌電流。NTC 的工作原理非常簡單。在低溫和初次啟動的情況下，NTC 是一只高阻抗器件，限流能力非常突出。NTC 啟動或進入正常運行工作狀態(tài)片刻后，由于功耗的存在，其溫度會升高。隨著溫度的升高，其電阻顯著下降，這樣則為電流提供了一條更為順暢的流經(jīng)通道。在大多數(shù)嵌入式馬達驅(qū)動電路中，NTC 放置在大電流路徑中，或是交流側(cè)，抑或是橋接整流器之后（請參閱圖2）。

　　圖2 典型的浪涌保護電路

　　采用NTC 來限制浪涌的做法存在一些內(nèi)在的不足之處，這些不足將對嵌入式馬達驅(qū)動器件的穩(wěn)定性產(chǎn)生負面的影響。正如前面所述，NTC 的效率取決于溫度的高低。NTC 的溫度越高，其效率也就越高。NTC 不可用作散熱元件，否則它將無法像預(yù)想的那樣工作。由于功率的消耗，而使其他半導(dǎo)體元件所在區(qū)域的環(huán)境溫度上升。在嵌入式環(huán)境中，這一問題更為嚴重。溫度只要升高10oc，半導(dǎo)體的預(yù)期壽命或平均無故障時間(MTBF) 將縮短50% 之多，從而大幅降低馬達驅(qū)動器件的穩(wěn)定性。