洗衣機問世一百多年以來已成為絕大多數(shù)家庭必備的白色家電之一，擁有年銷售額超千億美元的龐大市場。伴隨著控制技術(shù)的不斷演進，家用洗衣機已經(jīng)實現(xiàn)了全自動化，并且開始全面邁向智能化時代。洗衣機目前將繼續(xù)沿著大容量、高端化、智能化、細分化等方向發(fā)展，滿足不同消費者的多元化需求。

洗衣機的市場需求

根據(jù)市場分析，大容量洗衣機（10公斤以上）和高端洗衣機的銷售占比將會逐步提升；智能化洗衣機將實現(xiàn)更多的人工智能和物聯(lián)網(wǎng)功能，提升用戶的便捷性和舒適性。此外，細分化洗衣機將針對不同的場景和人群，滿足用戶的個性化需求?；谶@些趨勢，洗衣機系統(tǒng)解決方案需要在電機驅(qū)動能力、系統(tǒng)穩(wěn)定性以及整機的能效比等方面不斷進行升級。

東芝的整體解決方案

東芝通過對洗衣機整體系統(tǒng)的設(shè)計分析，充分理清系統(tǒng)所需的功能，基于東芝豐富的電子元器件產(chǎn)品，面向洗衣機客戶提供全面的設(shè)計解決方案。圖1所示是東芝可以為客戶提供的全面洗衣機解決方案總方框圖，該解決方案涵蓋了東芝眾多面向洗衣機應(yīng)用的電子元器件。

圖1東芝洗衣機方案總方框圖

在不同的細分部分，東芝也給出了兼具性能和經(jīng)濟優(yōu)勢的提案，我們今天就帶大家詳細了解部分核心功能單元的解決方案。

AC-DC轉(zhuǎn)換電路

圖2AC-DC轉(zhuǎn)換電路示意

AC-DC轉(zhuǎn)換電路是白色家電最基本的單元，如圖2所示的方案中，高壓MOSFET適用于AC-DC轉(zhuǎn)換器原邊的開關(guān)，在原邊和副邊之間接入了具有高電流傳輸比的光電耦合器以實現(xiàn)原副邊之間的電氣隔離，提高電路的安全性可靠性和穩(wěn)定性。此外，低紋波噪聲LDO穩(wěn)壓器可為后續(xù)電路提供穩(wěn)定的電壓輸出。東芝的解決方案的特點包括了適用于高效率電源的DTMOSⅣ系列MOSFET（TK31N60W／TK28A65W／TK20A60W5），其RonA的品質(zhì)因數(shù)相比前代產(chǎn)品降低了30%，提高了電源效率，有助于電路系統(tǒng)的小型化，同時，高電流傳輸比和高工作溫度晶體管輸出光電耦合器使設(shè)計變得容易，并且該方案為電源提供低噪音小型表面安裝LDO電源調(diào)節(jié)器，包括了東芝的TCR15AG／TCR13AG／TCR8BM／TCR5BM／TCR5RG／TCR3RM／TCR3U／TCR2L／TAR5系列，覆蓋了從通用型到小型封裝的豐富產(chǎn)品陣容，有助于實現(xiàn)不受電池波動影響的穩(wěn)定電源。

主電機驅(qū)動單元

東芝面向洗衣機應(yīng)用的電機驅(qū)動解決方案根據(jù)具體需要有不同的結(jié)構(gòu)，包括了MCU（控制器）與柵極驅(qū)動IC和IPM組合的主電機驅(qū)動電路方案，MCU（控制器）與柵極驅(qū)動IC和MOSFET組合的主電機驅(qū)動電路解決方案，以及結(jié)合MCD（控制器）和高電壓IPD的水泵電機驅(qū)動電路解決方案。具體電路結(jié)構(gòu)如圖3所示?；诖穗娐方Y(jié)構(gòu)，東芝提供了適用于水泵直流無刷電機驅(qū)動高壓IPD；適用于驅(qū)動電機的反向恢復(fù)時間短的MOSFET（DTMOSⅣ系列MOSFET），其高電流傳輸比和高工作溫度使設(shè)計變得容易；晶體管輸出光電耦合器（TLP383／TLP293／TLP38）用于系統(tǒng)的電氣隔離，通過使用直流無刷電機控制器（MCU東芝M4K／M470／M37系列）可以輕松控制3相直流無刷電動機。

圖3兩種主電機驅(qū)動電路方案

通信單元和傳感器單元

聯(lián)網(wǎng)功能成為越來越多洗衣機的標配，智能化洗衣機離不開與外界的無線通信，在通信單元中（如圖4所示），低容量型TVS二極管（如東芝的DF2B7ASL／DF2S6P1CT／DF2B5M4SL／DF2B6M4SL）適用于天線的ESD保護，通過吸收靜電避免電路故障并且對RF信號傳輸影響很小。而智能化的另一個重要功能是高精度傳感器單元提供的運行狀態(tài)反饋，傳感器單元（如圖5所示）正在發(fā)揮著越來越重要的作用，在傳感器單元中，除了高精度傳感器和控制MCU（傳感模塊需要選擇M3H系列MCU）之外，運算放大器（如東芝的TC75S102F／TC75S67TU）用以放大檢測到的極低信號，不過它需要保持低功耗的同時提供低噪聲特性，從而提升最優(yōu)化系統(tǒng)的性能。

圖4通信單元

圖5傳感器單元

人機交互單元（按鍵與觸摸屏）

人機交互也是洗衣機不可缺少的功能單元，根據(jù)不同檔次洗衣機的設(shè)計要求，需要提供帶按鍵和LED的操作電路或者是帶觸摸屏的操作電路，如圖6和圖7所示。在帶按鍵和LED的操作電路中，低損耗晶體管陣列適用于驅(qū)動操作單元中的LED或觸摸屏，東芝提供了DMOS FET大電流高效驅(qū)動IC TBD62003AFWG／TBD62083AFG／TBD62064AFG用以實現(xiàn)相應(yīng)的功能。此外，人機交互操作需要通用內(nèi)核MCU確保簡單的軟件開發(fā)，東芝的M3H系列MCU是不二之選。

圖6帶按鍵和LED的操作電路

圖7帶觸摸屏的操作電路

為了迎合洗衣機市場發(fā)展的需求，東芝的洗衣機電路解決方案提供了更安靜、更高效的電機，并且時刻將系統(tǒng)的功耗更低和電路板小型化作為開發(fā)解決方案的重要參考因素，借助東芝廣泛的產(chǎn)品線可以為客戶提供靈活且多元化的洗衣機系統(tǒng)設(shè)計解決方案。