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芝芯方案 | 智能冰箱的强劲“内核”
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2024年10月22日 18:27 30
admin
冰箱作为家庭中不可或缺的电器之一，其功能和性能的提升一直是厂商们追求的目标。在科技迅速发展的今天，人们对冰箱的选择有了多重考量，很多人不仅会考虑冰箱的容积、能耗、制冷方式和使用寿命等常规的特性，还会考虑其功能多样性与智能化的附加属性。东芝将先进的技术应用在冰箱中，通过温度控制技术、智能化功能、节能技术和安全保护功能等的应用，助力用户拥有更好的冰箱使用体验。
接下来将通过对冰箱的内部各个模块电路的解析，为您推荐最合适的产品方案。
图1 冰箱总框图
由于冰箱内部的每个模块的电源需求并不一致，东芝推出了多类型的小型贴片式LDO稳压器，按特性分类可分为低压差高PSRR、高PSRR／低噪声／低电流消耗、低电流消耗与15V输入电压双极型四种类型。在保证冰箱内部的每个模块都可以得到适合的电源需求的前提下，增加了电源多样性、缩小了体积、降低了布局难度。
图2 小型贴片式LDO稳压器参考型号
针对MCU控制模块，推荐使用东芝自主研发的TXZ+3A族M3H组／TX03系列M370组，其支持2.7V-5.5V宽工作电压范围，适合在多种工作电压下的系统中工作。当有高性能、高运算速度需求时，则推荐采用Arm Cortex-M4，160MHz运行的TX04系列M470组和TXZ+4A系列M4K组，其中TXZ+4A系列支持3电机控制，支持数据存储，TX04系列则最大支持2电机控制。针对核心部件压缩机，除了利用MCU控制之外，还需要用到通用运算放大器与高压IPD来配合MCU实现对压缩机的有效监测与控制，若出现故障，则可以利用MCU控制实现对压缩机进行安全保护。运放方面推荐使用东芝的TC75S51FU或者TC75S103F，其优势在于封装小巧、宽电压供电，同时频率响应性能较好；高压IPD保护芯片方面推荐使用TPD4207F，其具有过流／热关断／欠压的保护机制，支持正弦波或方波的驱动，同时支持３相全桥的输出配置。
图3 压缩机驱动电路
风冷系统能够使冰箱内部无霜，持续保持食物的干燥从而延长食物的保鲜时间，在冰箱中尤为重要。针对风冷系统中的风门控制模块，如采用步进电机或直流有刷电机，推荐使用东芝的TC78H621FNG或者TC78H660FNG，可同时支持步进电机驱动与直流有刷电机驱动的双重功能；如采用单相直流无刷电机，则推荐使用TC78B002FNG或TC78B002FTG，其优势在于支持PWM控制、软开关驱动、快速启动、霍尔偏置电路、错误检测等功能，实现对电机的驱动和保护，使得冰箱使用更长久。
图4 风门驱动电路
针对风扇驱动模块，可参考风门驱动，还可根据风扇的大小，并利用小信号MOSFET进行控制。根据Vdss电压与封装的不同可选择SSM3K、SSM3J与SSM6三个系列的小信号MOSFET。
图5 风扇驱动电路
加热器控制电路模块需要利用MCU+双向可控硅输出光耦实现对加热器的控制，推荐采用东芝的TLP267J或者TLP3052A这两款芯片，如果对爬电距离有高要求，建议使用TLP3052A，通过更好的强弱电隔离实现对整体的安全保护。
图6 加热器控制电路
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