东芝洗衣机解决方案

洗衣机问世一百多年以来已成为绝大多数家庭必备的白色家电之一，拥有年销售额超千亿美元的庞大市场。伴随着控制技术的不断演进，家用洗衣机已经实现了全自动化，并且开始全面迈向智能化时代。洗衣机目前将继续沿着大容量、高端化、智能化、细分化等方向发展，满足不同消费者的多元化需求。

洗衣机的市场需求

根据市场分析，大容量洗衣机（10公斤以上）和高端洗衣机的销售占比将会逐步提升；智能化洗衣机将实现更多的人工智能和物联网功能，提升用户的便捷性和舒适性。此外，细分化洗衣机将针对不同的场景和人群，满足用户的个性化需求。基于这些趋势，洗衣机系统解决方案需要在电机驱动能力、系统稳定性以及整机的能效比等方面不断进行升级。

东芝的整体解决方案

东芝通过对洗衣机整体系统的设计分析，充分理清系统所需的功能，基于东芝丰富的电子元器件产品，面向洗衣机客户提供全面的设计解决方案。图1所示是东芝可以为客户提供的全面洗衣机解决方案总方框图，该解决方案涵盖了东芝众多面向洗衣机应用的电子元器件。

图1 东芝洗衣机方案总方框图

在不同的细分部分，东芝也给出了兼具性能和经济优势的提案，我们今天就带大家详细了解部分核心功能单元的解决方案。

AC-DC转换电路

图2 AC-DC转换电路示意

AC-DC转换电路是白色家电最基本的单元，如图2所示的方案中，高压MOSFET适用于AC-DC转换器原边的开关，在原边和副边之间接入了具有高电流传输比的光电耦合器以实现原副边之间的电气隔离，提高电路的安全性可靠性和稳定性。此外，低纹波噪声LDO稳压器可为后续电路提供稳定的电压输出。东芝的解决方案的特点包括了适用于高效率电源的DTMOSⅣ系列MOSFET（TK31N60W／TK28A65W／TK20A60W5），其RonA的品质因数相比前代产品降低了30%，提高了电源效率，有助于电路系统的小型化，同时，高电流传输比和高工作温度晶体管输出光电耦合器使设计变得容易，并且该方案为电源提供低噪音小型表面安装LDO电源调节器，包括了东芝的TCR15AG／TCR13AG／TCR8BM／TCR5BM／TCR5RG／TCR3RM／TCR3U／TCR2L／TAR5系列，覆盖了从通用型到小型封装的丰富产品阵容，有助于实现不受电池波动影响的稳定电源。

主电机驱动单元

东芝面向洗衣机应用的电机驱动解决方案根据具体需要有不同的结构，包括了MCU（控制器）与栅极驱动IC和IPM组合的主电机驱动电路方案，MCU（控制器）与栅极驱动IC和MOSFET组合的主电机驱动电路解决方案，以及结合MCD（控制器）和高电压IPD的水泵电机驱动电路解决方案。具体电路结构如图3所示。基于此电路结构，东芝提供了适用于水泵直流无刷电机驱动高压IPD；适用于驱动电机的反向恢复时间短的MOSFET（DTMOSⅣ系列MOSFET），其高电流传输比和高工作温度使设计变得容易；晶体管输出光电耦合器（TLP383／TLP293／TLP38）用于系统的电气隔离，通过使用直流无刷电机控制器（MCU东芝M4K／M470／M37系列）可以轻松控制3相直流无刷电动机。

 

图3 两种主电机驱动电路方案

通信单元和传感器单元

联网功能成为越来越多洗衣机的标配，智能化洗衣机离不开与外界的无线通信，在通信单元中（如图4所示），低容量型TVS二极管（如东芝的DF2B7ASL／DF2S6P1CT／DF2B5M4SL／DF2B6M4SL）适用于天线的ESD保护，通过吸收静电避免电路故障并且对RF信号传输影响很小。而智能化的另一个重要功能是高精度传感器单元提供的运行状态反馈，传感器单元（如图5所示）正在发挥着越来越重要的作用，在传感器单元中，除了高精度传感器和控制MCU（传感模块需要选择M3H系列MCU）之外，运算放大器（如东芝的TC75S102F／TC75S67TU）用以放大检测到的极低信号，不过它需要保持低功耗的同时提供低噪声特性，从而提升最优化系统的性能。

图4 通信单元

图5 传感器单元

人机交互单元（按键与触摸屏）

人机交互也是洗衣机不可缺少的功能单元，根据不同档次洗衣机的设计要求，需要提供带按键和LED的操作电路或者是带触摸屏的操作电路，如图6和图7所示。在带按键和LED的操作电路中，低损耗晶体管阵列适用于驱动操作单元中的LED或触摸屏，东芝提供了DMOS FET大电流高效驱动IC TBD62003AFWG／TBD62083AFG／TBD62064AFG用以实现相应的功能。此外，人机交互操作需要通用内核MCU确保简单的软件开发，东芝的M3H系列MCU是不二之选。

图6 带按键和LED的操作电路

图7 带触摸屏的操作电路

为了迎合洗衣机市场发展的需求，东芝的洗衣机电路解决方案提供了更安静、更高效的电机，并且时刻将系统的功耗更低和电路板小型化作为开发解决方案的重要参考因素，借助东芝广泛的产品线可以为客户提供灵活且多元化的洗衣机系统设计解决方案。