技術(shù)分享
主流電機控制芯片方案（2022年電機控制驅(qū)動芯片盤點）
發(fā)布時間：2024-03-08 14:39:46 瀏覽：1865次
（文/程文智）高效電機這幾年來頗受行業(yè)重視，不少芯片廠商也開始把目光轉(zhuǎn)向了電機驅(qū)動和控制市場。由于BLDC/PMSM電機的高效率、低噪聲等諸多優(yōu)勢，越來越多的工業(yè)系統(tǒng)、家電、PC等系統(tǒng)中使用的電機越來越多地采用更加節(jié)能的BLDC/PMSM電機，但此類電機需要復(fù)雜的硬件和優(yōu)化的軟件設(shè)計才能提高其性能。為了方便設(shè)計人員快速，高效地設(shè)計出滿足需求的電機控制和驅(qū)動解決方案，不同芯片廠商也在不斷加大投入，設(shè)計出了不少新的電機控制和驅(qū)動芯片產(chǎn)品。今天我們就來看看今年有哪些廠商推出了哪些新的產(chǎn)品。
TI：近12個月推出了19款電機驅(qū)動器
TI是電機驅(qū)動芯片領(lǐng)域的老玩家了，其電機驅(qū)動器產(chǎn)品包括了柵極驅(qū)動器、H橋驅(qū)動器、有刷電機驅(qū)動器，以及BLDC電機驅(qū)動器等產(chǎn)品類型。產(chǎn)品種類和型號也很豐富，近12個月就推出了19款新的電機驅(qū)動器產(chǎn)品。
圖：TI近12個月發(fā)布的電機驅(qū)動器新品（來源：TI官網(wǎng)）
據(jù)TI新聞稿介紹，去年推出的70W BLDC電機驅(qū)動器MCT8316A和MCF8316A可用于無需編程無傳感器的梯形和磁場定向控制（FOC），能夠讓工程師字10分鐘內(nèi)啟動BLDC電機，可用于各種工業(yè)系統(tǒng)、家用電器、呼吸機和持續(xù)氣道正壓通氣機器等醫(yī)療設(shè)備中。
據(jù)悉，MCF8316A和MCT8316A無刷直流電機驅(qū)動器包括一系列獨特的換向控制算法，無需開發(fā)、維護(hù)和驗證電機控制軟件，從而減少數(shù)周的設(shè)計時間。這些算法和高度的集成特性可以使電機驅(qū)動器更好地管理電機故障檢測等關(guān)鍵功能，同時實施保護(hù)機制，從而提高系統(tǒng)可靠性。這些電機驅(qū)動器集成了無傳感器技術(shù)來確定轉(zhuǎn)子位置，因此無需外部霍爾傳感器，可降低系統(tǒng)成本并提高可靠性。
MCT8316A 無傳感器梯形控制電機驅(qū)動器可以達(dá)到最大 3.5kHz 的電機頻率，且可以通過不同的梯形控制技術(shù)來降低BLDC電機噪聲；而MCF8316A則包含了一項獲得專利的精密自動死區(qū)時間補償技術(shù)。該技術(shù)可以補償電流失真，極大程度上優(yōu)化電機的聲學(xué)性能。
此外，MCF8316A和MCT8316A 可使設(shè)計人員縮小高達(dá) 70% 的布板空間，并降低電機系統(tǒng)的總成本。這些器件集成了三個柵極驅(qū)動器和六個高側(cè)和低側(cè) MOSFET，每個均具有 50mΩ 的導(dǎo)通電阻。這使得這兩個器件可在 12V 和 24V 系統(tǒng)中提供高達(dá) 70W 的功率和 8A 的峰值電流。這些電機驅(qū)動器還集成了例如低壓降（LDO）穩(wěn)壓器、直流/直流降壓穩(wěn)壓器和電流檢測放大器等元件，省去了多達(dá)18個分立式元件。
兩個月之后，TI在MCF8316A和MCT8316A兩款BLDC驅(qū)動器的基礎(chǔ)上，又推出了MCT8316Z，給驅(qū)動12V至24V直流電機的客戶提供了一種單芯片無代碼，并且包含傳感器梯形的選擇。該芯片集成了傳感器梯形控制的三相BLDC電機驅(qū)動器，工作電壓絕對最大值為40V，最大輸出電流為8A。MCT8316Z采用的是霍爾傳感器的120°換向，同時支持模擬或者數(shù)字霍爾輸入。該器件支持高達(dá)200kHz的PWM頻率，同時PWM還支持同步與異步調(diào)制。此外，該器件還有車規(guī)級版本。
ST：繼續(xù)推出高集成的電機控制芯片
ST在電機驅(qū)動器產(chǎn)品方面這幾年也投入不少，從其工業(yè)峰會中就可見一斑，這幾年的ST工業(yè)峰會都會單獨有一個電機控制分論壇。從其官網(wǎng)可以看到ST在電機驅(qū)動器方面有MOSFET和IGBT驅(qū)動器、無刷直流電機驅(qū)動器、有刷直流電機驅(qū)動器和步進(jìn)電機驅(qū)動器四個大類的產(chǎn)品。
ST這幾年主要在推其STSPIN32系列產(chǎn)品，近期ST推出了兩款基于STSPIN32電機控制SiP的參考設(shè)計，以幫助工程師簡化工業(yè)或家電壓縮機電機驅(qū)動器的開發(fā)。其中，STEVAL-CTM011V1的目標(biāo)應(yīng)用是最高達(dá) 250W 的通用工業(yè)壓縮機，而 STEVAL-CTM012V1 符合嚴(yán)格的家電能效法規(guī)要求。這兩款即插即用的參考設(shè)計很容易與主控系統(tǒng)整合，啟動電機，并允許客戶微調(diào)設(shè)置，獲得最佳的性能。兩個參考設(shè)計的平均能效都大于 96.5%。
據(jù)其新聞稿介紹，這兩款參考設(shè)計的核心組件都是ST的 STSPIN32F0601Q電機控制SiP。該SiP集成了STM32F031 Arm Cortex-M0微控制器和魯棒性非常高的 600V三相柵極驅(qū)動器。微控制器支持根據(jù)終端應(yīng)用的具體需求定制電機控制算法，柵極驅(qū)動器用于控制逆變器開關(guān)管。配套固件包括高效無傳感器矢量控制(FOC)算法。該SiP是一款尺寸緊湊、熱效率高的方形扁平無引線 (QFN)封裝，可滿足安全性和可靠性對爬電距離的嚴(yán)格要求。
在汽車級電機控制器方面，ST在2022年還推出了L99DZ200G，該芯片包含兩個 H 橋柵極驅(qū)動器、一個用于驅(qū)動外部 MOSFET功率管控制后視鏡加熱的柵極驅(qū)動器、一個用于控制自動防炫目后視鏡調(diào)光的控制單元及高邊驅(qū)動器，以及五個 LED 高邊驅(qū)動器，其中三個可以在恒流模式下工作，為輸入電容較高的照明模塊供電，另外兩個高邊驅(qū)動器用于控制普通 LED照明燈。
通過兩個 H 橋驅(qū)動器，L99DZ200G 可以同時控制兩個主軸電機，并驅(qū)動一個額外的收緊電機，用于關(guān)閉電動尾門或后備箱。兩個驅(qū)動器都可以在發(fā)電機模式下運行，在電源軌中檢測到過壓時，可以同時激活兩個低邊 MOSFET開關(guān)，保護(hù)控制器。
工程師可以通過單片L99DZ200G實現(xiàn)前車窗、后視鏡、照明燈及后窗升降功能。
英飛凌：汽車級電機驅(qū)動芯片集成度越來越高
英飛凌的電機控制解決方案可以用于汽車、消費和工業(yè)應(yīng)用中，主要有iMOTION和MOTIX兩個子系列產(chǎn)品。其中iMOTION系列主要用于工業(yè)和消費類電機控制應(yīng)用，該產(chǎn)品系列提供了多層次的硬件和軟件集成。硬件集成的多層次是指從獨立的電機控制器到SmartIPM上集成的完整逆變器系統(tǒng)這一廣闊跨度。軟件集成的多層次則是說英飛凌既提供完整的“交鑰匙”式解決方案，也提供可供開發(fā)者自由編程的模塊。另外，該產(chǎn)品特別采用了英飛凌的電機控制引擎（MCE）技術(shù)。采用基于MCE技術(shù)的“交鑰匙”式解決方案，加上MCEwizard和MCEdesigner作為輔助工具，可以方便地實現(xiàn)一個變速驅(qū)動解決方案。
MOTIX產(chǎn)品系列是為各種100mA到70A汽車及工業(yè)應(yīng)用設(shè)計的功率橋系列，配備各種不同的功能集。比如大功率直流電機電橋可為直流2A到峰值電流70A的電機驅(qū)動提供靈活、可擴展的解決方案，具有不同的功能選項，可用于各種應(yīng)用領(lǐng)域，而智能功率電機電橋由多種專用于汽車及工業(yè)應(yīng)用的電橋組成。
例如英飛凌今年推出的智能集成半橋系列：全新的MOTIX? BTN99xx（NovalithIC? ），除了一個P通道高側(cè)和一個N通道低側(cè)MOSFET外，該BTN99xx還包括完全集成在單個封裝中的智能驅(qū)動器IC，具有易用性、高級保護(hù)和可擴展性等特點，因此適用于各種汽車應(yīng)用。此外，BTN99xx還在單個堅固封裝中集成各種功能，因此也適用于需降低PCB消耗的應(yīng)用。憑借超強可靠性，BTN99xx也非常適合座椅控制、電動尾門和滑動門、燃油泵等其他應(yīng)用。
這款新器件采用英飛凌的逐片和層疊工藝，集成在堅固的封裝之中。得益于英飛凌最新的MOSFET技術(shù)和創(chuàng)新的芯片減薄工藝，在25°C條件下，BTN99xx的常態(tài)路徑電阻可大幅降低47%，下降至5.30 mΩ，同時，其電流限值可提高至75 A。因此，BTN99xx很適用于小型化的大電流PWM（脈沖寬度調(diào)制）電機驅(qū)動器。
其實，MOTIX BTN99xx介于分立門驅(qū)動器和基于Arm處理器的高度集成的嵌入式功率電機控制產(chǎn)品之間。BTN99xx系列芯片包括BTN9970LV和BTN9990LV兩種型號，均采用7×8 mm的HSOF-7封裝。
結(jié)語
從目前芯片企業(yè)推出的芯片解決方案來看，電機驅(qū)動芯片在向著更加簡單易用的方向發(fā)展。
當(dāng)然，除了上面提到的這幾家，Qorvo、ADI、NXP、Microchip、羅姆、瑞薩等國際廠商，以及峰岹科技、凌鷗創(chuàng)芯、國民技術(shù)、中微半導(dǎo)體、杰發(fā)科技、靈動微電子、先楫半導(dǎo)體、圣邦微、納芯微等企業(yè)也都有電機控制和電機驅(qū)動器相關(guān)的芯片產(chǎn)品。更多的詳細(xì)內(nèi)容，感興趣的工程師可以關(guān)注<電子發(fā)燒友網(wǎng)>11月17日在深圳灣萬怡酒店舉辦的2022年電機控制先進(jìn)技術(shù)研討會，屆時我們將會分享更多電機控制和驅(qū)動器的相關(guān)信息。
Disclaimer: This article is transferred from other platforms and does not represent the views and positions of this site. If there is any infringement or objection, please contact us to delete it. thank you! |
關(guān)注矽源特公眾號
矽源特微信客服
發(fā)送郵件
商務(wù)QQ客服
13823761625
微信咨詢客服
