【導讀】一些疫苗對溫度變化高度敏感
，從開始生產到給患者注射前都必須在超低溫（ULT）下進行儲存。例如，一些疫苗最初需要超低溫儲存
，儲存溫度要保持在-60 °C（-76 °F）yixia。zaizhizaogongchanghexiangguandecangkuzhongbaochizheyangdewendubingbukunnan。danshi
，zaiyimiaobeiyunshudaofenfadidianranhoudaodajiezhongzhedeguochengzhongweichizhezhongchaodiwendufeichangkunnan

，bingqiechengbenhengao。

引言

一些疫苗對溫度變化高度敏感，從開始生產到給患者注射前都必須在超低溫（ULT）下進行儲存。例如，一些疫苗最初需要超低溫儲存，儲存溫度要保持在-60 °C（-76 °F）yixia。zaizhizaogongchanghexiangguandecangkuzhongbaochizheyangdewendubingbukunnan。danshi，zaiyimiaobeiyunshudaofenfadidianranhoudaodajiezhongzhedeguochengzhongweichizhezhongchaodiwendufeichangkunnan，bingqiechengbenhengao。

術語“冷鏈”指的是運輸溫度變化超出規定範圍就會變質或損壞的產品或材料的供應鏈。許多食品
、化學品和藥品都需要有嚴格控製的“冷鏈”物流。深度溫控供應鏈中比較難的就是“最後一公裏”的問題。對於需要在極低溫度下進行儲存的疫苗


，在世界各地的每個疫苗接種點或附近區域都需要昂貴且技術複雜的超低溫冷櫃。

超低溫冷櫃工作原理

一個使用單級壓縮機製冷循環的標準短期儲藏冷櫃通常隻能達到-20 °C的溫度。而超低溫（ULT）冷櫃采用多級壓縮機，並采用複疊式製冷循環。大多數超低溫冷櫃使用兩級壓縮機，可達到低至-86 °C的溫度。

圖1：兩級複疊式製冷循環原理圖

冷藏/冷(leng)櫃(gui)壓(ya)縮(suo)機(ji)是(shi)一(yi)種(zhong)用(yong)於(yu)壓(ya)縮(suo)冷(leng)凝(ning)器(qi)盤(pan)管(guan)中(zhong)的(de)製(zhi)冷(leng)劑(ji)的(de)設(she)備(bei)
，其(qi)工(gong)作(zuo)屬(shu)於(yu)製(zhi)冷(leng)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)。這(zhe)種(zhong)壓(ya)縮(suo)過(guo)程(cheng)會(hui)增(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)並(bing)產(chan)生(sheng)熱(re)量(liang)

，所(suo)發(fa)熱(re)量(liang)要(yao)從(cong)製(zhi)冷(leng)劑(ji)中(zhong)帶(dai)走(zou)。蒸(zheng)發(fa)器(qi)盤(pan)管(guan)中(zhong)的(de)壓(ya)力(li)要(yao)低(di)得(de)多(duo)，從(cong)而(er)引(yin)發(fa)蒸(zheng)發(fa)過(guo)程(cheng)（這就是冷櫃內部溫度降低的原因）。蒸發是一個吸熱過程，所以該過程會吸收熱量。因此，壓縮機被比作製冷係統的“心髒”。

zhilengyasuojitongchangshishiyongjiandanqielianjiadeganyingdianjilaiwanchengyasuogongzuode。weilezaibutongwenduxiatigongxiangyingdezhilengxiaoguo，chaodiwenlengguizhongdezhilengjihuiyousuobutong。danyasuojitongchangshiliangtaijiyuganyingdianjidebiaozhunshebei。

超低溫冷櫃所麵臨的瓶頸

在超低溫冷櫃中使用這些基於感應電機的標準壓縮機存在一些困難。比較大的一個難題就是效率低。感應電機的效率相當低（通常約為70%以下），這zhe會hui使shi它ta們men產chan生sheng熱re量liang。製zhi冷leng係xi統tong中zhong感gan應ying電dian機ji的de所suo有you發fa熱re量liang都dou需xu要yao通tong過guo製zhi冷leng循xun環huan過guo程cheng從cong係xi統tong中zhong帶dai走zou。這zhe就jiu意yi味wei著zhe製zhi冷leng係xi統tong所suo做zuo的de部bu分fen工gong作zuo隻zhi是shi帶dai走zou係xi統tong的de自zi發fa熱re量liang
，而er不bu是shi帶dai走zou冷leng藏zang櫃gui的de熱re量liang。

圖2：感應電機功率因數和效率

感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)是(shi)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)。感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)反(fan)應(ying)靈(ling)敏(min)
，其(qi)可(ke)憐(lian)的(de)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)還(hai)會(hui)隨(sui)負(fu)載(zai)的(de)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)。在(zai)理(li)想(xiang)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)和(he)理(li)想(xiang)負(fu)載(zai)條(tiao)件(jian)下(xia)，也(ye)僅(jin)能(neng)達(da)到(dao)理(li)想(xiang)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)的(de)90%左右。這意味著感應電機從線路中獲取的視在功率要高於施加於負載的實際功率。在某些司法管轄區
，包括歐盟和日本（根據IEC61000-3-2），法律要求有功率因數校正電路來維持電力傳輸平衡。

無刷直流電機可成為解決方案

無刷直流（BLDC）電dian機ji在zai一yi些xie關guan鍵jian性xing的de原yuan理li方fang麵mian與yu感gan應ying電dian機ji不bu同tong。顯xian著zhu的de一yi點dian是shi，無wu刷shua直zhi流liu電dian機ji由you直zhi流liu電dian壓ya驅qu動dong，而er感gan應ying電dian機ji則ze由you交jiao流liu電dian壓ya驅qu動dong。感gan應ying電dian機ji具ju有you用yong於yu產chan生sheng磁ci場chang的de線xian圈quan，而erBLDC電機使用的則是永磁體。感應電機易於控製（隻要通電就可以了）
，而無刷直流電機則需要更複雜的電子控製。由於這些差異，BLDC電機解決方案的實施成本高於感應電機解決方案。

圖3：感應電機與BLDC電機

由於成本高以及實施技術複雜
，BLDC電機尚未用於超低溫冷櫃的壓縮機中。但是一些用於新空調的壓縮機已經驗證了這項理念的可行性。ROHM集團的先進技術和市場條件日益變化都預示著BLDC壓縮機在超低溫冷櫃中的應用也許已經到了可以一展身手的時候。

在超低溫冷櫃中使用基於無刷直流電機的壓縮機將會帶來與額外成本對等的效益。此外
，隨著近年來技術的進步，控製BLDC電機解決方案的成本和複雜性都得到了顯著改善。

ROHM擁有行業先進的BLDC電機驅動器解決方案係列

，包括可將其嵌入設計中來實現所有電機控製的DIP模塊。此外，ROHM的BLDC電機控製專家隨時可以為突破這一瓶頸提供支持。

使用BLDC壓縮機設計超低溫冷櫃的優勢

在新的超低溫冰櫃設計中使用基於BLDC的壓縮機的好處是電源效率提高、自發熱量降低

、功率因數校正。BLDC電機在將電能轉化為物理做功方麵比感應電機更高效。BLDC電機產生的熱量顯著降低，因此製冷係統中進入的熱量更少
，從而可實現更高效的冷卻。BLDC電機可以通過使用功率因數校正技術使其在功率因數為1的情況下運行，從而降低視在功率的損耗。

消除重要應用中的低效問題

在壓縮機中使用感應電機時會使效率降低，而在超低溫冷櫃中使用兩個感應電機更會使效率指數級下降。從功率和製熱/zhilengxunhuandejiaodulaikan，qixiaolvshibijiaodide。wushuazhiliudianjitigongleyizhonglingrenjingxidejiejuefangan
，danshixuyaofuchuyixieewaidechengben
，bingqiejishufuzaxingyeyousuozengjia。danshijiyuBLDC的壓縮機所帶來的能效和合規性，可以抵消掉這部分額外的成本。ROHM可以提供豐富的BLDC電機係統產品組合和BLDC電機控製專業知識，以幫助解決技術複雜性高的問題。將感應電機替換為BLDC電機在效率方麵具有優勢。然而，這增加了成本和設計的複雜性。ROHM擁有針對BLDC電機的解決方案，使複雜設計處理易如反掌。

圖4：ROHM BLDC電機解決方案參考設計

如圖4所示，ROHM參考設計可以幫助用戶構建具有卓越能效的超低溫冷櫃。

無論用戶選擇集成度超高的ROHM IGBT IPM係列，還是希望通過分立元器件得到理想性價比的產品，都可以使用IGBT、MOSFET和柵極驅動器來協同工作。這可以使您構建出具有低功耗和較小因數的運行係統。

ROHM IGBT IPM係列具有優異的電源管理係統，是高集成度超低溫冷櫃的理想解決方案。

BM6437x係列，600 V IGBT IPM
，通過利用內置IGBT特性和內部FRD在高功率下的軟恢複特性，實現了行業先進的低噪聲特性。

當布局靈活性和熱性能優化成為主要考量因素時，ROHM Field Stop Trench IGBT、RGT/RGS係列或SiC MOSFET

、SCT係列是理想選擇。這些分立元器件可以與合適的柵極驅動器產品組合使用。

在電源方麵，ROHM隔離型AC/DC係列可以提供更高的性能和穩定性。

為了幫助用戶在更大程度地減少設計工作量的前提下實現理想性能，ROHM可以基於豐富的經驗在用戶的開發過程中提供全麵的應用支持。

總結

現在，是時候該認真考慮超低溫冰櫃的BLDC壓縮機設計了。基於BLDC的超低溫冷櫃已是預備未來不時之需亟需加強的工作之一，ROHM已準備好與願意直麵這項挑戰的設計工程師的合作。

（來源：ROHM）

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