隨著電價的不斷上漲，對節能型家用電器的消費需求也在增長。不過，節能特性只是消費者在購買洗衣機、洗碗機等新家電時的一個考慮因素。產品的使用壽命和可靠性也是必須顧及的重要因素，在許多情況下，它們甚至與用電量或用水量同樣重要。顯然，壽命和可靠性常常與家電的品牌密切掛鉤。過去十年間，對更加節電環保的家電需求持續增長。幸運的是，這些消費需求與環保要求是一致的。歐洲將通過立法增強環保工作的力度，并已推出了“耗能產品生態設計框架指令（EuP）”。歐盟提出的這個新節能標準不僅影響了白色商品的設計，還影響了各類泵、加熱產品，或者顧名思義，即一般的耗能產品(EuP)的設計。

EcoDesign涵蓋了每個設計環節的能耗問題。此外，它還考慮到了產品的整個生命周期成本，包括生產及最終廢棄處理成本。這項指令為制定EcoDesign要求搭建了一個框架，并將強制所有交流電產品制造商執行，以提高能效。為了滿足EcoDesign的要求，有不同研究課題對多項強制采用技術進行了總結。研究明確指出，只有采用變速驅動的永磁同步馬達(PMSM)或高效感應式馬達才能夠滿足這些節能要求。對于負載可變應用和頻繁啟動/停止的情況（通常見于家電），這類驅動技術的節能潛力巨大。不過，并非所有的馬達應用都能夠受益于變速驅動，尤其是在只需要恒速運作時。

為了滿足高能效家用電器的要求，新技術是成功關鍵。PMSM正在順利取代傳統馬達。圖1所示為一臺洗衣機的模塊簡圖，家用洗衣機采用單交流線路供電，其后是所需的功率因數校正（有源或無源的）。新的馬達技術需要變速驅動，為實現這種驅動，設計人員一直以來都依賴于分立式IGBT/MOSFET 解決方案，但現在這種傳統方案正逐漸被智能功率模塊（IPM）所取代。由于采用集成式解決方案可帶來某些顯著優勢，IPM的運用日益廣泛。模塊示意圖中用于驅動洗滌桶的最近推出的μ-MiniDIP SPM就是一個例子。該器件出色地實現了3個半橋（圖2）的高度集成，其中整合了自舉二極管、NTC、精細調節柵極驅動器和眾多附加保護功能，如UVLP、SCP及故障輸出。為了降低模塊的能耗，柵極驅動器的待機電流減小，從而實現節能驅動。IGBT和驅動器的精確匹配可確保獲得更高的性能。相比分立式解決方案，其性能變化的可控度大大提高了。此外，這種完全隔離的模塊（39mm×23mm）具有更高的可靠性，因為它的保護功能部件靠近功率開關，而且采用低熱阻封裝，可以減少負載周期的溫度變化。這個新系列產品在“故障率（FIT）”方面堪比分立式IGBT。因此該模塊的可靠性優于分立式解決方案。此外，該模塊具有-40℃到+150℃的寬結溫范圍，因而不僅適合于家用電器，還可用于工業應用。

為了驅動循環泵等更小的馬達，建議在IPM中用MOSFET來取代IGBT。特別是對于小輸出電流應用，由于沒有拐點電壓和電流拖尾，MOSFET的損耗比IGBT要低。另外，MOSFET的短路耐受時間也比同等IGBT高出一個數量級。因此，MOSFET基本上是低功耗電器的首選解決方案。TinyDIP SPM 模塊就是這類IPM的典型例子，這種集成式MOSFET 解決方案非常適合于泵和風扇這種低功耗應用，因為這種完全隔離的模塊可以非常靠近馬達放置。即使該模塊尺寸只有29mm×12mm，帶散熱器情況下的最大可輸出功率高達200W，這是相同尺寸、基于IGBT的解決方案所無法企及的。為了簡化該IPM 的“取放” 裝配過程，還可以采用SMD 封裝。在許多情況下，采用這種無散熱器的SMD IPM 是首選方案。目前，最大輸出功率被限制在90W左右，但另一方面，PCB的制作得以簡化。以上兩個馬達驅動例子都表明，使用IPM更便捷、更快速，并具有更高的靈活性，能夠簡化節能驅動產品的設計。

即將出臺的歐盟EcoDesign規范及其對耗能電器的影響，將會大大促進高能效驅動技術的發展。由IPM控制的永磁同步馬達將在實現節能目標方面扮演重要的角色。洗衣機的例子說明在典型應用領域使用IPM能夠簡化設計并加快設計速度。這些新產品能夠幫助設計人員開發出具有高成本效益并提升整體環保性能的解決方案。

圖1 洗衣機的模塊簡圖

圖2 μ-MiniDIP SPM模塊的原理圖