人類對地球的影響不可否認(rèn)，全球正在努力在我們享受的便利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(biāo)準(zhǔn)來提高家用電器的效率。美國在執(zhí)行新的效率標(biāo)準(zhǔn)方面歷來落后。例如，現(xiàn)在，如果您查看這些法規(guī)生效之前的 HVAC 壓縮機市場，美國僅占 HVAC 壓縮機逆變器市場的 5%。另一方面，中國已經(jīng)幾乎 100% 實現(xiàn)了逆變器，而歐洲大約為 65%，因為他們有更早的法規(guī)。

好消息是美國已經(jīng)意識到需要提高效率，并且正在努力迎頭趕上。許多標(biāo)準(zhǔn)最近已頒布或?qū)⒃诓痪玫膶眍C布，包括：

該 爐效等級 走進在2019年夏天的效果。

HVAC 壓縮機 EE 法規(guī)將于 2023 年生效，同時淘汰消耗臭氧層的制冷劑。

美國能源部一項 旨在改善吊扇能耗的新 舉措展示了如何研究和制定上述法規(guī)。

如果您回顧幾年前，洗衣機使用的是所謂的永久分離式電容器電機。這些電機的整體效率約為 60%。在過去的幾年里，我們開始看到越來越多的洗衣機通過過渡到大約 80% 的效率的永磁或 BLDC 電機而獲得能源之星評級。隨著這些類型的電機技術(shù)的引入，您還必須為這些電機集成某種類型的驅(qū)動器，稱為逆變器。

這種新型電機技術(shù)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，進一步提高效率并幫助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)有一個單速風(fēng)扇，因此無論需要冷卻或加熱負(fù)載，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。以實際額定功率的 85% 運行的電機可將能源使用量減少 50%。

逆變器還有另一個好處：由于它能夠以可變速度運行電機以滿足加熱/冷卻負(fù)載需求，因此設(shè)備實際上會持續(xù)更長時間。這背后的原因是當(dāng)設(shè)備只有一個速度時，它運行得越來越熱。這是典型的變頻冰箱，當(dāng)您第一次插入新冰箱時，它將在其使用壽命期間以其額定功率的 20% 運行減去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，并在提高輕載效率的同時顯著節(jié)約能源。

這種向逆變器化的轉(zhuǎn)變對制造商來說具有挑戰(zhàn)性，因為許多制造商沒有內(nèi)部電力電子團隊。他們的專長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，在用戶界面之外基本上沒有半導(dǎo)體內(nèi)容。隨著變頻電機控制的引入，當(dāng)前電器的內(nèi)容發(fā)生了巨大變化。一個典型的逆變器由六個開關(guān)、三個半橋驅(qū)動器或一個三相逆變器驅(qū)動器、一個電機控制 IC、電流傳感器/分流器和一個輔助電源組成。

典型的逆變器由六個開關(guān)、三個半橋驅(qū)動器或一個三相逆變器驅(qū)動器、一個電機控制 IC、電流傳感器/分流器和一個輔助電源組成。

制造商面臨的另一個挑戰(zhàn)是成本。將新技術(shù)添加到電器中會使成本增加 15% 到 20%。這可能是提高能效的一個競爭劣勢，因為購買新洗衣機或冰箱的消費者可能會拒絕貴 15% 到 20% 的洗衣機或冰箱，并可能會選擇更便宜的版本。它以 退稅 作為激勵消費者來抵消成本并啟動能源之星趨勢。這種協(xié)同努力有助于開始教育消費者什么是能源之星電器，以及證明增加的前期成本合理的終身擁有成本。

半導(dǎo)體行業(yè)是實現(xiàn)這些效率提升的驅(qū)動力，而且這樣的事情已經(jīng)不是第一次發(fā)生了?？纯凑彰?，從白熾燈泡到緊湊型熒光燈，然后最終到 LED 燈泡的過渡是半導(dǎo)體技術(shù)在一段時間內(nèi)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(guān)的能源使用。正是這些相同類型的趨勢現(xiàn)在正在轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕募矣秒娖?。隨著各行各業(yè)的能源法規(guī)越來越多，產(chǎn)品中的半導(dǎo)體含量將會增加。半導(dǎo)體技術(shù)的進步將再次引領(lǐng)潮流。

從一開始，半導(dǎo)體行業(yè)就一直在遵循美洲的潛在法規(guī)。隨著它們成為法律，半導(dǎo)體行業(yè)將與原始設(shè)備制造商合作，以了解法規(guī)的含義以及它們可用于將下一代產(chǎn)品推向市場的解決方案。

對于在其中一些新技術(shù)方面沒有專業(yè)知識的制造商來說，這可能令人生畏。這就是為什么原始設(shè)備制造商與半導(dǎo)體公司建立真正的合作伙伴關(guān)系并利用他們的專業(yè)知識至關(guān)重要的原因。半導(dǎo)體合作伙伴傾向于創(chuàng)建針對特定應(yīng)用的參考設(shè)計解決方案。這些參考設(shè)計可為 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提供支持。然后，OEM 可以將其生產(chǎn)成適合其最終申請人外形的解決方案，并通過這樣做，根據(jù)其產(chǎn)品空間的應(yīng)用要求獲得所有權(quán)。擁有合適的半導(dǎo)體合作伙伴最終可以縮短產(chǎn)品上市時間。

根據(jù) 國際能源署的數(shù)據(jù)，電器占全球最終電力需求的 15%，或建筑用電量的四分之一。隨著人們越來越關(guān)注氣候變化，電器的能效將成為抑制能源消耗從而減少溫室氣體排放的關(guān)鍵途徑。在不久的將來，家電 OEM 可以期待更多的法規(guī)和能源標(biāo)準(zhǔn)。與合適的功率半導(dǎo)體公司合作對于跟上步伐至關(guān)重要。

審核編輯：郭婷