在过去一个世纪，电作为工业革命的动力，在生产、生活中得到方便的使用。全世界人们都依赖它，并以此获得更好的生活水准。在亚洲，电能管理同样扮演着重要角色。预计未来20年，亚洲发展中国家的用电量将大幅增加，而中国是本地区最大的用户。由于中国能源生产的短缺和不均衡，已连续几年出现“电荒”现象，从2000年到2004年上半年，中国已有24个省市拉闸限电，包括中西部欠发达地区。初步测算，5年“电荒”造成国民经济损失超过1万亿人民币。为解决“电荒”问题，中国政府也颁布了一些法令以提高能效。

图1：a:混和模式控制IC；b: 电机控制引擎MCE；
c: 模拟信号引擎ASE；d:功率硅器件IGBT面积缩减趋势。

        在中国，50%以上的电能用于电机驱动，具体包括工厂的皮带传输、家庭冰箱、洗衣机、空调、水泵和风机。如果节能电机和电机调速能普及使用，则可帮助中国乃至全球节省10%能耗。当然，如果为节约10%能量而增加太多成本，是没有意义的。本文要讨论的就是如何在不增加电机系统成本的前提下实现节能。

        为实现电机系统的节能，必须考察整个系统，包括电路、电机、机械结构和其他部分。下面以洗衣机为例说明。

        IR已开发出一个完整的集成设计平台iMOTION（图2），使电机调速的成本可以被消费者接受。它包括高性能数字IC、高电压模拟IC、创新的功率器件和封装、新型电机，以及革新的机械结构。上述各部分结合起来，为消费者提供了性能更好、可靠性更高的方案，而且无需增加成本。下面首先介绍iMOTION的各部分，然后将其放在一个系统中，考察未来几年内洗衣机的发展趋势。

        数字器件。IR创造了新的混和模式控制 IC（图1a），它包括3个基本功能模块。以33mips 8051为核心的微处理器MCU、革命性的电机控制引擎MCE，以及实现与外部联系的模拟信号引擎ASE。

图：在中国超过50%的电能用于电机驱动。

        其中，电机控制引擎MCE（图1b）包括用硬件和独特外设实现的一系列控制单元（如空间矢量脉宽调制）。控制算法通过连接控制单元实现实时配置，可以控制表面永磁转子或内嵌永磁转子交流电机，也可以控制其它类型电机。永磁交流电机的无传感器正弦驱动是该电机控制引擎的独特功能。它只需极短时间就可实现完整的闭环控制算法。而运算速度将直接影响系统转矩、速度的动态性能，闭环电流控制的更新速率越快，转矩控制的带宽就越宽。也就是说，能用更小的电机实现相同功能，或用同样电流在现有电机上实现更大转矩。

        模拟信号引擎ASE（图1c）集成了电机控制应用中的信号处理电路，省去了外置的电压、电流或其他传感器信号放大器，采用一种独特的单电流检测和反馈电路代替3电流或相电流检测来实现磁场定向控制。

        几乎所有电机驱动的逆变输出级都采用桥式功率电路。功率电路的栅极驱动和电流检测都需要悬浮电路，能承受直流母线电压的偏置。输出桥式电路在脉宽调制方式下工作时，有很高的dv/dt和 di/dt。传统的光耦和脉冲变压器耦合技术已被高压集成电路HVIC所代替。它在一个器件上包含了5伏数字CMOS、20V模拟biCMOS、高电压电平转换和悬浮偏置电路。这里所谓高压，可以是汽车电机驱动的100V、民用的600V、工业电机驱动的1200V。未来，所有模拟电路将被集成到使用HVIC技术的单个芯片中，具备栅极驱动、电流检测、偏置控制等一系列功能。目前IR2136已成为业界最流行的3相高压栅极驱动电路，很快IR将推出IR2136D，在完全兼容IR2136的基础上，增加了自举二极管、改善了瞬态响应。下半年IR还将推出一种混合信号芯片，包括3相栅极驱动、接地保护、功率因数校正，以及整个电路的电源控制。

图2、3、4。

        如图1d所示为功率硅器件IGBT的发展趋势。家电和工业应用功率器件600V和1200V IGBT的发展经历了从穿通型到薄片、非穿通型、超薄