全球能源消耗逐年增长。据美国能源信息管理局EIA预测，从 2002 到 2025 年，全球能耗将增加 57%。可再生能源的重要性日益彰显，全球范围内对能源问题的关注正在推动各种有关节能及提高效率的规范出台。
　　欧盟已发布“耗能产品 (EuP)”指令，要求电力驱动设备的 CO2 减排 3900 万吨。通过效率最大化、降低待机功耗和提高功率因数，可实现大幅节能。因此，必需强制执行资源的更合理使用。根据欧盟的 SAVE 报告，尽可能多地采用高效率节能电机和频率转换器，可以分别减少 400 吨和 1200 万吨的 CO2 排放量。IMS 研究报告指出，电能有一半是被电力驱动设备消耗掉的。
　　以水泵为例。迄今为止，水流量是通过节流阀来控制的。这意味着电动电机以尽可能工作在最大输出功率，而有效输出功率被节流阀所控制。只要阻气门用于控制输出，驱动效率就会大幅降低。
　　从感应电机发展到现代的无刷电机，电机的效率、可靠性和性能都有了很大提升。采用由逆变器控制的电器技术，可以精确控制负载，驱动器的温度也很稳定。此外，相比传统的两点式调节，在相同输出功率下逆变器驱动电机的 rms 电流更小，这是因为无刷电机的效率更高，而最大电流减小。
　　从非逆变器 AC 驱动转变为逆变器控制驱动，可节省 20% 的能量。与无逆变器驱动 (EPRI) 相比，由逆变器支持的现代无刷电机可节能高达 40%。智能功率模块是目前消费电器和普通工业应用中低功率电机驱动的发展趋势。飞兆半导体拥有广泛全面的智能功率模块产品组合Motion-SPMTM 模块。这种扩展线路卡让设计人员能实现节能驱动。使用 SPM 的主要好处是性能更高、可靠性更强、耐久性更好。它们有多种不同封装形式，从适用于低至150W的输出功率Tiny-DIP/SMD，到适用于中等输出功率 (3kW) 的 Mini-DIP 封装，最后到 DIP 封装 (<7kW)，应有尽有。
　　Motion-SPM 一般包含一个3 相电压源逆变器 (VSI)，具有微调栅极驱动器和额外的保护功能。某些 Motion-SPM 还内置自举二极管 (bootstrap diode)、内置热敏电阻和热关断功能。甚至还提供 SMD 封装以更便于在 PCB 上安装。PFC-SPM 模块是专门为满足谐波调节要求而开发的。根据国际标准 EN61000-3-2，家用电器 (D类电器除外) 和 3 相应用设备必需满足 A 类规范。对于有源功率因数调节，采用桥式整流器和升压转换器是不错的选择。这种拓扑在 Mini-DIP 封装中整合了栅极驱动器、热敏电阻和保护功能，适合于 85-260VAC 单输入，并只使用了两个升压转换器，一个用于输入电压正极，另一个用于负极，其中一个可以免除桥式整流器。因此，在功率传送到输出端时，只有两个二极管串联，而且因使用了两个升压转换器，故可以选择比传统解决方案更小的内部 IGBT。这种拓扑采用 Mini-DIP 封装。
　　举例来说，典型家用洗衣机由单 AC 线路供电，其后是必需的无源或有源功率因数校正。输入电压被直接提供给 PFC-SPM。该模块还集成了桥式整流器功能。这样，PFC 模块把 AC 电压转化为 DC 电压，并通过电容来使之变得平滑。对于部分开关PFC-SPM 模块，其功率因数可高达 95%；对于全开关 PFC-SPM 模块，功率因数更高达 99%。
　　现代洗衣机采用 BLAC 电机来驱动洗涤/旋转桶。飞兆半导体最近推出了新一代的Mini-DIP SPM (FSBxyCH60B)，非常适合于这类电器应用。这种新的模块具有比前代产品更低的开关损耗。效率提高，就可以选择更小的散热器。此外，内部自举二极管和 VS 与 HS 引脚的内连也简化了逆变器设计。洗衣机利用 BLDC 电机来实现排水，这个电机又由采用 Tiny-DIP 或 SMD 封装的Motion-SPM 模块控制。该模块专为低 EMI 特性而优化，采用了 MOSFET 来代替IGBT，而且超小型的封装 (29mm x 17mm) 便于设计人员把 VSI 靠近电机放置，让杂散元件和 PCB 面积都能减至最小。
　　此外，所需的偏置电压可由 Green FPSTM e-SeriesTM 功率开关产生。该 FPS 器件包含一个脉冲宽度调制 (PWM) 控制器和一个感测 MOSFET，都集成在一个封装中。只需增加几个元件 (三个电阻、一个电容和一个二极管)，传统的反激式转换器就可以摇身一变成为准谐振反激式转换器，在固定的开关频率下，后者一般具有比传统硬开关转换器更低的 EMI 和更高的功率转换效率。在本例中，准谐振意味着 PWM 控制器在不连续传导模式期间检测 MOSFET 的最小阻断电压以导通MOSFET。因此，dV/dt 降低加上固有频率调制，可以减小 EMI。而且，由于阻断电压更低，开关损耗也随之减小，从而使 IC 温度也降低。这种突发模式的执行可确保极低的待机功耗。因此，绿色 FPS e-Series 产品可为低成本、高效率反激式转换器 (及其它类型的 SMPS，比如SEPIC) 的设计提供非常理想的基本平台。
　　当前，运动控制的发展趋势是效率更高、性能更佳。运动智能功率模块(Motion-Smart Power Module) 可为 3 相电压源逆变器提供增强舒适性和可靠性的额外功能。用于 PFC 的智能功率模块可提高功率因数，让功率分配工作在最大效率下。飞兆半导体的功率开关采用了准谐振开关技术，是可用于 SMPS 的集成功率开关。这些飞兆半导体解决方案都有一个共同点，即可以提升整个系统的总体效率。

作者：Stephan Chmielus 博士