打造兼具性价比与高性能的变频驱动方案,助力白色家电产业智能升级

2024-06-07 08:27:37 来源:EETOP

在消费电子产业链中,白色家电作为不可或缺的重要组成,长期以来扮演着提升居民生活质量的关键角色。然而,产品同质化、市场增速放缓、消费者对家电产品节能环保及智能化等功能抱有日益增强的期待,使得白色家电产业一度低迷。面对此情势,中国家电制造业近些年主动应变,全力推行提质、降本、增效战略,其中,变频技术的大规模应用及其持续深化研发,被视为引领白色家电行业突破瓶颈、迈向高水准、可持续发展前景的有效路径。

在此背景下,变频家电不仅积极响应了全球节能减排的政策导向,精准迎合了消费者对能效卓越家电的热烈追捧,更是在驱动行业绿色升级、优化居民生活体验方面扮演着举足轻重的角色。在压缩机变频系统中充当“中枢神经”的微控制器MCU,对于塑造变频家电市场的核心竞争力而言,其作用同样至关重要。

智驭变频,重塑家电极致体验新维度

变频技术在诸如洗衣机精准洗涤转速调节、冰箱智能温度管理等应用中大放异彩,不仅显著提升了用户的使用舒适度与操作便捷性,更在能耗层面留下了鲜明的“绿色印记”,同时以更低的启动噪音与振动,赋予产品更高的品质感。其关键则在于对压缩机驱动系统的精细化控制,有效规避了传统定频设备因频繁启停或长期高负荷运行而产生的高能耗问题。

事实上,消费者对家电变频驱动的低启动噪音、小启动电流、快速启动响应三大核心诉求,其背后是变频控制、驱动算法等核心技术的强力支撑,为家电半导体器件注入了新的价值内涵。作为变频系统的指挥中心,MCU需要负责接收并解析各类输入信号,如用户设定参数、传感器监测数据、通信指令等,依据这些信息实时计算出最佳的电机控制策略,包括电压、频率、相位等关键参数的精细化调整,确保家电设备在保持性能的前提下,实现显著的节能效益。

对于高端变频家电而言,MCU不仅承担基本控制职能,还在提升设备智能化程度上发挥关键作用。例如随着现代家电愈发追求远程监控、故障自诊断、自主调节等功能,以迎合消费者对便捷化、个性化使用体验的追求,MCU可凭借强大的数据处理性能、丰富的通信接口及高度灵活的编程特性,无缝集成各类智能化模块,满足复杂系统的实时控制与智能互联需求,动态优化变频策略,包括可根据室内温度自动调节空调风速,或根据衣物材质预先设定最佳洗衣程序,让家电设备兼具智能化与人性化特质。

另一方面,家电市场历来对价格敏感,在产品差异化竞争日趋激烈的背景下,如何通过提供定制化方案,助力白色家电制造商快速实现产品差异化,从而在激烈的市场竞争中崭露头角,是每一个MCU厂商考虑的焦点。

性价比与性能兼具,软硬件结合打造高品质冰箱变频驱动系统

作为本土32位MCU市场的领军企业,兆易创新为家电行业的创新升级提供了从元器件筛选、开发支持、参考设计到量产方案的全方位一体化服务,GD32E230xxGD32F3x0等系列MCU可为冰箱与洗衣机等白色家电植入一颗强劲且灵动的“变频芯”。例如基于GD32E230xx设计的洗衣机变频驱动解决方案便有针对性地解决了波轮/滚筒洗衣机的技术难点,并取得了新的突破,支持双电阻采样降噪、用于低速洗涤IPM死区补偿、弱磁用于滚筒/波轮高速驱动、快速可靠启动、称重、制动,不平衡检测及脱水保护等各种成熟可靠的洗衣机功能。

针对冰箱变频应用,兆易创新更是与合作伙伴基于GD32E230xx系列MCU联合开发了变频驱动交钥匙方案,凭借卓越的硬件性能与前沿的控制算法,展现出强大市场竞争力。由于GD32E230xx系列MCU基于ARM® Cortex®-M23内核,最高运行频率达72MHz,相较于市面上基于Cortex®-M0内核的同类产品,它能在保持超低功耗的同时实现更高的运算效能,这对于白色家电变频系统长期稳定运行及优秀能耗控制至关重要。

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该变频驱动方案运用先进的电路设计与PCB布局技术,可实现100至250瓦功率范围内的统一PCB设计,显著增强产品的通用性,并降低结构件设计与维护成本。该方案独有压缩机驱动控制参数与应用软件分离的特点,用户更换压缩机仅需更新控制参数,电控与驱动硬件无需改动。目前,方案已广泛支持多种主流压缩机型号,并提供专业的定制适配服务以满足个性化需求。

 在压缩机中,润滑油承担着润滑、降噪、提效、抗氧化等关键任务,内置智能回油平台功能是该驱动方案的另一大特色——启动后,驱动系统会自动引导压缩机进入预设的回油转速范围,有效减轻主控板软件的复杂性,简化系统编程工作。此外,方案利用先进的跳频技术,允许用户预设特定跳频点,主动避开可能引发共振的频率区域,从而避免共振导致的机械振动、噪音增大以及潜在设备损伤,确保系统运行平顺且无故障风险。

耐用可靠是消费者选择家电的另一关键考量因素,该变频驱动方案严格遵循UL相关标准设计,经过全面、多维度(电压、电流、环境及负载条件)的超过实际应用条件加严格测试确保一流品质,并配备丰富多元的保护功能(过流、过压、过温、过功率、缺相、堵转等),关键保护如输出过流保护采用软、硬件双重防护策略。

软件算法是硬件系统的控制策略与逻辑核心,除硬件性能出色外,方案采用高性能数字信号处理器、基于单电阻电流采样和扩展反电动势无传感器矢量控制算法,实现驱动系统的高效运作,同时独特的混合脉宽调制技术,相较传统连续宽调制技术开关损耗降低50%,在权衡噪音与效率基础上提升驱动器综合运行效率。得益于兆易创新与合作方对变频产品的持续研发投入,该方案已成功应用于国内头部家电厂商的产品中,同时兆易创新也正积极研发针对白色家电电机驱动的下一代MCU产品。

产业生态共赢,构筑全方位家电MCU服务矩阵

实际上,家电市场客户在对MCU厂商进行产品选型时,除了考察其新品研发的持续创新能力,同样重视的是厂商的“软”实力,涵盖研发投入、品控能力、定制化服务、产品全生命周期的售前售后支持以及稳定的供货保障等多方面。对此,兆易创新正积极构建服务于白色家电的MCU芯片产业生态系统,并已取得丰硕成果。

兆易创新携手全球生态伙伴构建了完备的产品生态体系,推出多种开发环境IDE、开发套件EVB、实时操作系统RTOS、图形化界面GUI、安全组件、云连接及嵌入式AI解决方案,并在技术平台上提供各系列的视频教程和短片供用户随时在线学习。这一丰富的开发生态不仅为家电厂商设计提供了极大便利,更体现了兆易创新的产品价值和服务理念。

在产品平台化建设上,除了适用于变频驱动系统的GD32E230xx与GD32F3x0系列外,兆易创新GD32 MCU家族还囊括低功耗GD32L系列、无线连接GD32W系列以及超高性能GD32H系列等多个品类,为家电的多样化应用场景提供丰富的产品选项。例如针对智能家电日益普及的屏幕显示需求,公司推出的GD32H7系列MCU更配备了可定制的智能人机界面(HMI)功能,支持边缘AI应用,满足语音、手势、触摸等多种人机交互需求。而GD32也凭借行业卓越的低失效率,确保在复杂多变的应用场景下产品性能始终稳定,强大的抗电磁干扰能力进一步增强了家电运行的稳定性。

此外,兆易创新建立严谨的质量管理体系,实现研发、生产和供货的全链条闭环管理,以满足家电客户对品质与售后服务的高标准要求。兆易创新在全球范围内与多家领先晶圆厂、封装测试厂达成战略合作伙伴关系,实现中国大陆与海外的同步生产和交付,依托多元化的供应链体系与灵活的供应能力,有效应对市场周期波动,确保满足家电客户的采购需求。

白色家电变频技术作为市场趋势与技术创新的交汇点,不仅掀起了行业能效升级的新潮流,更塑造了消费者对高品质家电的新期待。基于兆易创新GD32系列MCU打造的变频驱动方案,有助于客户以高性价比的方式加快产品上市进程,快速提升市场竞争力。


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