人類對地球的影響是不可否認的，全球正在努力在我們享受的便利設施和奢侈品之間取得更好的平衡，并減少對環(huán)境的影響。其中一項運動是通過能源之星效率等標準來提高家用電器的效率。美國在執(zhí)行新的能效標準方面歷來落后。例如，現(xiàn)在，如果您看看這些法規(guī)生效之前的 HVAC 壓縮機市場，就會發(fā)現(xiàn)美國只有 5% 的 HVAC 壓縮機市場采用變頻技術。另一方面，中國已經(jīng)實現(xiàn)了幾乎 100% 的逆變器化，而歐洲則約為 65%，因為他們更早制定了相關法規(guī)。

如果您回顧幾年前，洗衣機使用的是所謂的永久分體式電容器電機。這些電機的總體效率約為 60%。在過去的幾年里，我們開始看到更多的洗衣機通過過渡到永磁體或 BLDC 電機而獲得能源之星評級，其效率約為 80%。隨著這些類型的電機技術的引入，您還必須為這些電機引入某種類型的驅(qū)動器，稱為逆變器。

這種新型電機技術本身效率更高。隨著逆變器的引入，可以實現(xiàn)變速電機控制，進一步提高效率并有助于滿足能源之星的要求。以暖通空調(diào)系統(tǒng)為例，歷史系統(tǒng)具有單速風扇，因此無論所需的冷卻或加熱負載如何，它總是以相同的速度運行。通過引入變速電機功能，電機可以以其實際額定功率的 50% 運行，從而減少 90% 的能源使用。電機以其實際額定功率的 85% 運行可減少 50% 的能源使用。

變頻還有另一個好處：由于它能夠以變速運行電機以滿足加熱/冷卻負載需求，因此設備的使用壽命實際上會更長。其背后的原因是，當設備只有一種速度時，它會變得更熱、更困難。這是典型的變頻冰箱的情況，在其使用壽命內(nèi)以額定功率的 20% 運行，減去首次插入新冰箱時最初的兩小時冷卻周期。這有助于延長壓縮機和冰箱的使用壽命，并通過提高輕載效率來顯著節(jié)省能源。

這種向逆變化的轉(zhuǎn)變對制造商來說是一個挑戰(zhàn)，因為許多制造商沒有內(nèi)部電力電子團隊。他們的專業(yè)知識在于了解如何制造機電系統(tǒng)。直到幾年前，電器還沒有逆變器驅(qū)動器和永磁或無刷直流電機。事實上，除了用戶界面之外，基本上沒有任何半導體內(nèi)容。隨著變頻電機控制的引入，當前電器的內(nèi)容發(fā)生了巨大變化。典型的逆變器由六個開關、三個半橋驅(qū)動器或三相逆變器驅(qū)動器、電機驅(qū)動芯片、電流傳感器/分流器和輔助電源組成。

典型的逆變器由六個開關、三個半橋
驅(qū)動器或三相逆變器驅(qū)動器、電機控制 IC、
電流傳感器/分流器和輔助電源組成。

制造商面臨的另一個挑戰(zhàn)是成本。在設備中添加新技術可能會使成本增加 15% 至 20%。這可能會成為提高能源效率的競爭劣勢，因為購買新洗衣機或冰箱的消費者可能會拒絕貴 15% 到 20% 的機器，而可能會選擇更便宜的版本。

半導體行業(yè)是提高效率的驅(qū)動力，這并不是第一次發(fā)生這樣的事情。以照明為例，從白熾燈泡到緊湊型熒光燈，再到最終到 LED 燈泡的轉(zhuǎn)變是半導體技術在這段時期內(nèi)不斷進步的結(jié)果。這項創(chuàng)新徹底改變了市場，并顯著減少了與室內(nèi)照明相關的能源消耗。正是這些相同類型的趨勢現(xiàn)在正在轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕矣秒娖鳌ｋS著各行業(yè)出臺更多的能源法規(guī)，產(chǎn)品中的半導體含量將會增加。半導體技術的進步將再次引領潮流。

半導體行業(yè)從一開始就一直遵循美洲的潛在法規(guī)。隨著法規(guī)成為法律，半導體行業(yè)與原始設備制造商合作，了解法規(guī)的含義以及可用于將下一代產(chǎn)品推向市場的解決方案。

對于不具備某些新技術專業(yè)知識的制造商來說，這可能會令人望而生畏。這就是為什么原始設備制造商與半導體公司建立真正的合作伙伴關系并利用他們的專業(yè)知識至關重要的原因。半導體合作伙伴傾向于創(chuàng)建針對特定應用的參考設計解決方案。這些參考設計可以為 OEM 提供 80% 完整的硬件和軟件解決方案，并由原理圖和電路板布局文件支持。然后，OEM 可以將其產(chǎn)品化為適合其最終應用程序外形尺寸的解決方案，并通過這樣做，根據(jù)其產(chǎn)品空間的應用要求獲得該解決方案的所有權。擁有合適的半導體合作伙伴最終可以縮短產(chǎn)品上市時間。

根據(jù)IEA 的數(shù)據(jù)，家電占全球最終電力需求的 15%，即建筑物用電量的四分之一。隨著人們對氣候變化的日益關注，電器的能源效率將成為抑制能源消耗、從而減少溫室氣體排放的關鍵途徑。家電原始設備制造商預計在不久的將來會有更多的法規(guī)和能源標準。與合適的功率半導體公司合作對于跟上步伐至關重要。