空气净化器·产品方案说明书
摘要：本文为凌讯微电子电机驱动/小家电专题文章，详解空气净化器AC220V供电、BLDC无刷风机PWM无级调速与多层滤网空气净化拓扑，覆盖30W‑120W功率、PM2.5/甲醛/VOC空气质量传感与自动调速，面向家庭居室、办公商用、医疗康养、教育场所、特殊室内环境、智能物联网等场景，提供高压SJ/SiC MOS、低压LV MOS、光耦与整流桥器件选型清单，为空气净化器风机驱动与净化方案设计、器件选型提供参考。
一、产品定义
产品概述：空气净化器是以AC220V市电供电，由主控MCU、BLDC无刷风机、多层滤网、空气质量传感器、人机交互模块、负离子/UV杀菌模块组成的室内空气净化家电。风机带动室内空气循环流过初效滤网、HEPA高效滤网、活性炭滤网，过滤PM2.5、粉尘、异味；主控读取空气质量传感器数据，自动调节风机风速；具备自动模式、睡眠低速模式、滤网寿命提醒、童锁、定时开关机；拥有堵转保护、过热保护等安全功能。
基础电气规格
- 输入电源：AC 220V‑240V 50Hz
- 整机功率：30W‑120W
- 风机类型：三相无刷直流电机 BLDC
- 调速方式：PWM无级调速、多档位风速
- 空气传感器：PM2.5激光传感器、甲醛传感器、VOC传感器
- 附加功能：负离子发生器、UV‑C紫外线杀菌
- 滤网系统：初效过滤网、HEPA高效滤网、活性炭除味滤网
- 保护功能：风机堵转保护、电机过热保护、滤网到期提醒
- 人机交互：触摸按键、LED指示灯、LCD数码显示屏、WIFI联网可选
- 运行模式：自动、睡眠、高速、定时、童锁锁定
二、空气净化器系统拓扑原理图（BLDC风机+空气质量传感）
拓扑工作原理：220V交流电经过EMI滤波，送入隔离开关电源，转换为多路低压直流，一路给主控MCU、传感器、显示屏供电，另一路为无刷风机提供工作电压。主控采集触摸按键指令与PM2.5、VOC空气质量传感器数值，根据室内污染程度自动输出PWM调速信号，经过栅极驱动芯片驱动三相MOS桥，带动离心风机旋转；室内空气被吸入设备，依次经过多层滤网完成净化；主控可控制开启负离子或者UV杀菌模块；风机FG转速信号反馈回主控实现转速闭环；实时检测母线电流，扇叶卡死时触发堵转停机保护；显示屏实时显示PM2.5数值、风速档位、滤网剩余寿命。
三、应用场景分类
1、家庭居家卧室客厅场景
- 卧室、客厅、儿童房净化PM2.5粉尘、花粉、柳絮，改善空气质量
- 新房装修后去除甲醛、TVOC有害气体与异味
2、办公商用场景
- 办公室、会议室、写字楼密闭空间空气循环净化
- 门店、展厅除异味，改善公共区域空气环境
3、医疗康养场景
- 病房、康养室、母婴房，降低空气中悬浮病菌、过敏原
4、教育场所场景
- 幼儿园、中小学教室密闭空间空气净化，降低交叉感染风险
5、特殊室内环境
- 养猫养狗家庭去除宠物毛发、异味；吸烟房间去除二手烟
6、智能物联网场景
- WIFI联网净化器，手机APP远程开关机，查看空气质量数据
四、功率器件选型推荐表
下表为空气净化器推荐功率器件：高压半桥SJ/SiC MOS、低压半桥LV MOS、光耦及整流桥，适配30W-120W BLDC风机驱动与电源方案选型。
| 应用位置 | 类型 | 型号 | 规格 | 封装 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 高压半桥 | SJ MOS | LC65R040B | 35mR/650V | TO247 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SJ MOS | LC60R130F | 130mR/650V | TO220F | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SJ MOS | LC65R600F | 520mR/650V | TO220F | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SJ MOS | LC65R600D | 520mR/650V | TO252 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | HV MOS | CS10N65A2 | 460mR/650V | TO220F | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | HV MOS | CS30N65A6 | 255mR/650V | TO247 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SiC MOS | LSC380M65D | 360mR/650V | TO252 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SiC MOS | LSC040M65B | 35mR/650V | TO247 | 半桥开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LG120N085AG | 4.2mR/120V | PDFN5*6 | 半桥开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LG50N15AD | 15.6mR/150V | TO252 | 半桥开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LT80N04AG | 5.5mR/40V | PDFN5*6 | 半桥/Vbus开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LG160N06AD | 2.2mR/60V | TO252 | 半桥开关管 |
| 高压隔离 | 光耦 | EL357/3516 | C档 | SOP-4 | 过零采集/可控硅隔离驱动 |
| 前级整流 | 整流桥 | GBP510 | 5A/1000V | GBP | 整流桥 |
| 前级整流 | 整流桥 | MSB30B | 3A/1KV | UMSB | 整流桥 |
| 前级整流 | 整流桥 | KBP810 | 8A/1000V | KBP | 整流桥 |
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五、常见FAQ
Q1：空气净化器为什么多采用BLDC无刷风机？
A：无刷风机效率高、噪音低、寿命长，支持PWM无级调速与转速闭环，配合自动模式可按污染程度智能调速、节能静音。
Q2：BLDC风机驱动MOS如何选型？
A：风机电机常用低压LV MOS（如LG160N06AD、LT80N04AG）做三相桥，高压电源侧选650V SJ/SiC MOS，兼顾效率与耐压。
Q3：如何保证净化器长期稳定与安全？
A：通过FG转速闭环、母线电流采样实现堵转与过流保护，配合滤网寿命提醒与过热保护，保证电机与整机长期稳定运行。
本文为凌讯微电子【电机驱动/小家电】专题技术文章。如需了解小家电与电机驱动方案，可浏览网站BLDC无刷电机驱动、小家电电源选型指南，也可查看【电源类】、【电池类(BMS)】栏目其他选型资料。
来源：广东凌讯微电子
编辑：技术部