适用于超低温冷柜的BLDC电机解决计划
引言
一些疫苗对温度变革高度敏感，从开始生产到给患者注射前都必须在超低温（ULT）下进行贮存。例如，一些疫苗最初需要超低温贮存，贮存温度要坚持在-60 °C（-76 °F）以下。在制造工厂和相关的货仓中坚持这样的温度并不困难。可是，在疫苗被运输到分发所在然后抵达接种者的历程中维持这种超低温度很是困难，并且本钱很高。
术语“冷链”指的是运输温度变革凌驾划定规模就会变质或损坏的产品或质料的供应链。许多食品、化学品和药品都需要有严格控制的“冷链”物流。深度温控供应链中比较难的就是“最后一公里”的问题。关于需要在极低温度下进行贮存的疫苗，在世界各地的每个疫苗接种点或四周区域都需要腾贵且技术庞大的超低温冷柜。
超低温冷柜事情原理
一个使用单级压缩机制冷循环的标准短期蕴藏冷柜通常只能抵达-20 °C的温度。而超低温（ULT）冷柜接纳多级压缩机，并接纳复叠式制冷循环。大大都超低温冷柜使用两级压缩机，可抵达低至-86 °C的温度。
图1：两级复叠式制冷循环原理图
冷藏/冷柜压缩机是一种用于压缩冷凝器盘管中的制冷剂的设备，其事情属于制冷历程中的一部分。这种压缩历程会增加压力并爆发热量，所发热量要从制冷剂中带走。蒸发器盘管中的压力要低得多，从而引发蒸发历程（这就是冷柜内部温度降低的原因）。蒸发是一个吸热历程，所以该历程会吸收热量。因此，压缩机被比作制冷系统的“心脏”。
制冷压缩机通常是使用简单且廉价的感应电机来完成压缩事情的。为了在差别温度下提供相应的制冷效果，超低温冷柜中的制冷剂会有所差别。但压缩机通常是两台基于感应电机的标准设备。
超低温冷柜所面临的瓶颈
在超低温冷柜中使用这些基于感应电机的标准压缩机保存一些困难。比较大的一个难题就是效率低。感应电机的效率相当低（通常约为70%以下），这会使它们爆发热量。制冷系统中感应电机的所有发热量都需要通过制冷循环历程从系统中带走。这就意味着制冷系统所做的部分事情只是带走系统的自发热量，而不是带走冷藏柜的热量。
图2：感应电机功率因数和效率
感应电机的另一个问题是功率因数。感应电机反应灵敏，其可怜的功率因数还会随负载的变革而变革。在理想情况条件和理想负载条件下，也仅能抵达理想功率因数的90%左右。这意味着感应电机从线路中获取的视在功率要高于施加于负载的实际功率。在某些司法统领区，包括欧盟和日本（凭据IEC61000-3-2），执法要求有功率因数校正电路来维持电力传输平衡。
无刷直流电机可成为解决计划
无刷直流（BLDC）电机在一些要害性的原理方面与感应电机差别。显著的一点是，无刷直流电机由直流电压驱动，而感应电机则由交流电压驱动。感应电机具有用于爆发磁场的线圈，而BLDC电机使用的则是永磁体。感应电机易于控制（只要通电就可以了），而无刷直流电机则需要更庞大的电子控制。由于这些差别，BLDC电机解决计划的实施本钱高于感应电机解决计划。
图3：感应电机与BLDC电机
由于本钱高以及实施技术庞大，BLDC电机尚未用于超低温冷柜的压缩机中。可是一些用于新空调的压缩机已经验证了这项理念的可行性。ROHM集团的先进技术和市场条件日益变革都预示着BLDC压缩机在超低温冷柜中的应用也许已经到了可以一展身手的时候。
在超低温冷柜中使用基于无刷直流电机的压缩机将会带来与特别本钱对等的效益。别的，随着近年来技术的进步，控制BLDC电机解决计划的本钱和庞大性都获得了显著改善。
ROHM拥有行业先进的BLDC电机驱动器解决计划系列，包括可将其嵌入设计中来实现所有电机控制的DIP�？�。别的，ROHM的BLDC电机控制专家随时可以为突破这一瓶颈提供支持。
使用BLDC压缩机设计超低温冷柜的优势
在新的超低温冰柜设计中使用基于BLDC的压缩机的利益是电源效率提高、自发热量降低、功率因数校正。BLDC电机在将电能转化为物理做功方面比感应电机更高效。BLDC电机爆发的热量显著降低，因此制冷系统中进入的热量更少，从而可实现更高效的冷却。BLDC电机可以通过使用功率因数校正技术使其在功率因数为1的情况下运行，从而降低视在功率的损耗。
消除重要应用中的低效问题
在压缩机中使用感应电机时会使效率降低，而在超低温冷柜中使用两个感应电机更会使效率指数级下降。从功率和制热/制冷循环的角度来看，其效率是比较低的。无刷直流电机提供了一种令人惊喜的解决计划，可是需要支付一些特另外本钱，并且技术庞大性也有所增加。可是基于BLDC的压缩机所带来的能效和合规性，可以抵消掉这部分特另外本钱。ROHM可以提供富厚的BLDC电机系统产品组合和BLDC电机控制专业知识，以资助解决技术庞大性高的问题。
将感应电机替换为BLDC电机在效率方面具有优势。然而，这增加了本钱和设计的庞大性。ROHM拥有针对BLDC电机的解决计划，使庞大设计处理易如反掌。
图4：ROHM BLDC电机解决计划参考设计
如图4所示，ROHM参考设计可以资助用户构建具有卓越能效的超低温冷柜。
无论用户选择集成度超高的ROHM IGBT IPM系列，照旧希望通太过立元器件获得理想性价比的产品，都可以使用IGBT、MOSFET和栅极驱动器来协同事情。这可以使您构建出具有低功耗和较小因数的运行系统。
ROHM IGBT IPM系列具有优异的电源治理系统，是高集成度超低温冷柜的理想解决计划。
BM6437x系列，600 V IGBT IPM，通过利用内置IGBT特性和内部FRD在高功率下的软恢复特性，实现了行业先进的低噪声特性。
当结构灵活性和热性能优化成为主要考量因素时，ROHM Field Stop Trench IGBT、RGT/RGS系列或SiC MOSFET、SCT系列是理想选择。这些分立元器件可以与合适的栅极驱动器产品组合使用。
在电源方面，ROHM隔离型AC/DC系列可以提供更高的性能和稳定性。
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