基于栅极驱动、运放的家用空调电源解决方案

第第页基于栅极驱动、运放的家用空调电源解决方案必易微作为高性能（模拟）及数模混合（芯片）供应商，提供一站式整体解决方案。本次带来家用空调（电源）解决方案，炎夏将至，提醒大家降温防暑。

空调也叫“热泵”，顾名思义就是泵送热量，空调制冷制热的（工作原理）就是以制冷剂为载体将热量来回搬运。制冷时，制冷剂从室内吸收热量搬运到室外，使室内温度降低；制热时，制冷剂从室外吸收热量搬运到室内，使室内温度升高。通俗一点来讲，空调只是热量的搬运工。压缩机、膨胀阀、冷凝器、蒸发器、风机等是空调搬运热量的核心组件，需要复杂、可靠的电源系统做支撑。

图1.家用空调内机应用框图

图2.家用空调外机应用框图

以上两张图展示了家用空调内机和外机的系统框图。其中，必易微提供的（AC）-（DC）转换、DC-DC转换、（栅极驱动）、运放解决方案，可以帮助打造强健的空调电源系统。

AC-DC方案

方案1

反激方案

KP3667X是集成700V（高压）MOS的SSR功率开关管系列（产品），包含KP36673、KP36674和KP36675。它内置700V高压启动JFET，可以省去启动（电阻），降低启机延迟和待机功耗；内部具有（高精度）132kHz开关频率（振荡器），且带有抖频功能以优化EMI；集成完备的保护功能。

KP3637X是集成700V高压MOS、带LineOVP/BOP功能的SSR功率开关管系列产品，包含KP36373和KP36374。LineOVP/BOP功能使电源在输入电压异常时停机保护，从而增加了电源的可靠性；KP3637X的LineOVP/BOP功能可以满足DC输入和AC输入两种配置方式。

方案2

非隔离方案

KP32652是一款固定15V输出的非隔离功率开关管，支持Buck和Buck-Boost拓扑。KP32652将反馈电阻集成，可以解决传统反馈电阻外置方案容易受干扰导致输出不稳定的问题。

表1.AC-DC方案选型表

DC-DC方案

空调电路板空间非常紧凑，强电和弱电交叉布局，从而对DC-DC的功能有着特殊的需求，KP522302E

是专门为白电应用打造的第三代解决方案：

优势1

优秀的（EMC）表现

固定500kHz工作频率，兼顾效率，EMC和Bom成本。

特别调制的MOS开启压摆率和关闭压摆率，极大降低DC-DC的辐射能量。

增加抖频功能，工作频率从94%Fsw到106%Fsw之间来回平滑变化，从而降低倍数工作频率点的电场和漏磁峰值辐射能量。白电应用对成本比较敏感，所以客户一般会选择性价比高的工字型非屏蔽电感或者普通的片式非屏蔽电感，由于空调内部空间的限制，从而导致DC-DC的电感距离220VAC强电的线束较近，这样导致DC-DC的电场辐射和电感的漏磁辐射会直接（耦合）到220VAC电源线上，从而在DC-DC倍数工作频率点传导不能满足测试要求。抖频功能可以有效解决这个问题，通过（示波器）FFT分析可以明显看到效果，如一倍频点峰值能量降低了52%，三倍频点降低了55%。

图

3.

FFT测试对比

优势2

超强抗干扰能力

峰值（电流）模式控制方式，抗干扰能力强，超快的输入电压调整率，非常容易通过浪涌及脉冲群测试。

由于空调压缩机功率很大，压缩机的启停都很容易导致DC-DC的输入有高频浪涌或者过冲电压（信号），KP522302E良好电压调整率保证了精准的输出电压控制，同时也提高了系统可靠性。

图4.2Alo（ad），12VIN——>15VIN，SR=50V/ms

图5.

2Aload，15VIN——>12VIN，SR=50V/ms

优势3

VINUVLO功能

空调里面DC-DC一般都是用作12V转5V的应用，而DC-DC的最低工作电压一般都能支持到4.5V左右，KP522302E的EN管腿内置带迟滞功能500mV的基准，可以通过外置分压电阻实现VIN上升阈值和下降阈值的设定，避免缓慢上电或掉电导致的系统锁死、复位或者屏闪等问题。

图6.

VINUVLO阈值设置

优势4

全套兼容方案

SOT23-6封装，非常友好支持单面（PCB），提供17V中压，30V和36V高压全套兼容解决方案。

优势5

高转换效率

内置72mΩ

的上MOS和35mΩ

的下MOS，12V转5V峰值效率可达94%。另外提供PFM和FPWM两种模式芯片，PFM版本在10mA时效率可达90%，可以进一步助力空调提高能效。

图7.

KP522302E效率曲线

(VOUT=5V,L1=8.2µH,DCR=60mΩ)

表2.DC-DC方案选型表

栅极驱动方案

方案1

栅极驱动器

KP8563X是一款650V耐压，拉电流/灌电流分别为200mA/350mA的三相半桥栅极（驱动器），专用于驱动（MOSFET）和（IGBT）而设计。开关节点负压可达-7V以上和至少50V/ns电压变化率，系统抗干扰能力强。芯片同时集成了欠压闭锁、具有自动故障清除功能的过流保护、故障指示以及使能功能。欠压闭锁保护功能，防止功率管在过低的电压下工作。过流保护阈值可通过外部电阻调节，系统外围电路简单。漏极开路的故障输出信号可在发生过流或欠压关断时提供指示信号。集成使能功能，可控制芯片工作与否。

KP8530X是一款650V耐压，集成自举（二极管）的半桥栅极驱动器，具有0.3A拉电流和0.6A灌电流能力，专用于驱动功率（MOSFETs）或IGBTs。KP8530X具有良好的电流输出及出色的抗瞬态干扰能力，在输入逻辑引脚-5V，开关节点VS-7V情况下可保证系统正常工作。可支持至少50V/ns的dv/dt变化。同时具有完善保护功能，包括：输入浮空或输入脉冲宽度不足时，输出保持低电平。内置互锁和死区保护功能，可防止高低侧驱动同时打开，同时芯片具有高侧和低侧UVLO保护。

表3.栅极驱动器选型表

方案2

低侧栅极驱动器

KP85751是一款25V耐压,2通道，5A电流驱动能力的低侧栅极驱动芯片，高达5A的灌和吸电流能力可加快功率器件开关速度，降低开关损耗，提高系统效率。同时该芯片支持25V电源电压，提高了系统的鲁棒性，良好的通道传播延迟和匹配为严格的（工业）和大家电应用提供了高可靠性设计。

表4.低侧栅极驱动器选型表

（电机）驱动方案

方案1

（步进电机）驱动器

KP83130是一款具有1.5A峰值驱动电流和0.8A持续电流能力的双H桥马达（驱动芯片），可以控制马达进入正转、反转、刹车、滑行和低功耗睡眠模式。该芯片集成了欠压保护、过温保护、输出短路保护等功能。

表5