電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌、李彎彎、劉靜）近年來，隨著電動設(shè)備對于性能、能源效率的要求提高，BLDC電機(jī)的應(yīng)用愈加廣泛。除了一些比如高速吹風(fēng)機(jī)、手持吸塵器等品類終端市場的爆發(fā)，對BLDC電機(jī)產(chǎn)生新的需求之外，以前一些使用有刷電機(jī)的地方也在開始替換成BLDC電機(jī)，比如電動工具、空調(diào)、洗衣機(jī)等應(yīng)用。根據(jù)Grand View Research的統(tǒng)計，2021年BLDC的市場規(guī)模是179億美元，預(yù)計2025年的市場規(guī)?？蛇_(dá)223億美元，年復(fù)合增長率為5.7%。


緊跟著行業(yè)的發(fā)展勢頭，為了幫助工程師提升工作技能，提供一個資訊和交流平臺，2023年3月30日，由電子發(fā)燒友網(wǎng)主辦的2023無刷直流電機(jī)控制技術(shù)研討會在深圳益田威斯汀酒店成功舉辦。本次會議，瑞薩電子、雅特力、中微半導(dǎo)、凌鷗創(chuàng)芯、Qorvo、兆威機(jī)電、領(lǐng)芯微、華羿微電、泰芯半導(dǎo)體、琪埔微半導(dǎo)體等國內(nèi)外知名企業(yè)的專家和領(lǐng)導(dǎo)帶來了電機(jī)控制領(lǐng)域最新的技術(shù)分享。
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兆威機(jī)電：嵌入式馬達(dá)開發(fā)思維在馬達(dá)控制領(lǐng)域中的運用
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“嵌入式模型在馬達(dá)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，此前有幾個痛點，一是如何解決不同的工程師之間的能力差，讓不同水平的工程師都能快速上手；第二是如何系統(tǒng)性進(jìn)行經(jīng)驗總結(jié)；第三是如何總結(jié)，才能讓工程師聚焦在精品產(chǎn)品上，做更有創(chuàng)意的產(chǎn)品?！?/p>

兆威機(jī)電控制BU總負(fù)責(zé)人 陳毅東

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兆威機(jī)電控制BU總負(fù)責(zé)人陳毅東在分享之前，談到了他們作為to B廠商所觀察到的一些應(yīng)用痛點，所以，這次他帶來的分享主題為“嵌入式馬達(dá)開發(fā)思維在馬達(dá)控制領(lǐng)域中的運用”。
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首先是嵌入式軟件開發(fā)，陳毅東表示，嵌入式軟件開發(fā)的目標(biāo)主要是三點：代碼重用、可擴(kuò)展性強(qiáng)、維護(hù)簡單。而在開發(fā)的流程中，第一階段需要將客戶的需求轉(zhuǎn)化成具體功能實現(xiàn)，進(jìn)行模塊化設(shè)計；第二階段是驗證階段，將設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行多層面測試，最終達(dá)到客戶需求的驗收標(biāo)準(zhǔn)。
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另一方面，軟件需要標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，由于開發(fā)思路不統(tǒng)一、生產(chǎn)周期的不餓預(yù)測性、成本把控、維護(hù)復(fù)雜性、開發(fā)過程中反復(fù)試錯等問題存在，所以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計有助于提高設(shè)計中軟件的成功率，加強(qiáng)質(zhì)量個產(chǎn)品的競爭力。
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陳毅東還詳細(xì)介紹了軟件標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計中，統(tǒng)一編程規(guī)范、軟件模塊化設(shè)計、電機(jī)控制的五層設(shè)計等的關(guān)鍵思路，并以電動隔斷門的實例來進(jìn)一步分析具體案例的運用。
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領(lǐng)芯微：高效智能化的電機(jī)控制，基于LCM32的實現(xiàn)方案
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在本次會議上，領(lǐng)芯微電機(jī)研發(fā)部副經(jīng)理潘勇帶來了《高效智能化的電機(jī)控制，基于領(lǐng)芯微LCM32的實現(xiàn)方案》的主題演講。領(lǐng)芯微成立于2016年4月，團(tuán)隊成員擁有豐富的自主開發(fā)8位以及32位CPU、DSP核開發(fā)經(jīng)驗，目前已經(jīng)成功開發(fā)和運營了多款面向不同應(yīng)用領(lǐng)域的MCU以及專用芯片。
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圖：領(lǐng)芯微電機(jī)研發(fā)部副經(jīng)理潘勇

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潘勇表示，公司的產(chǎn)品覆蓋消費類、工業(yè)類、車規(guī)類等應(yīng)用領(lǐng)域。比如：8位通用微控制器LCM08F18系列，在電動工具領(lǐng)域出貨量很大；32位通用微控制器LCM32F037系列，主要應(yīng)用于水泵、風(fēng)機(jī)等領(lǐng)域；LCM32F039系列，主要面向兩輪車市場；LCM32F431系列，應(yīng)用于家電、汽車電子等高端市場。
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另外公司的車規(guī)平臺在今年4月將完成車規(guī)認(rèn)證，包括LCM32A037系列MCU/LCA037系列SOC。還有面向電機(jī)控制等應(yīng)用領(lǐng)城的高性能處理器，32位內(nèi)核的LCP037B*32系列，該系列產(chǎn)品同時集成了三相半橋極驅(qū)動棲塊，可直接驅(qū)動6個N型MOSFET。
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在無刷直流電機(jī)（BLDC）方案方面。BLDC有感方案：電壓范圍12VDC~310VDC；三霍爾捕獲輸入；三霍爾位置校準(zhǔn)方法；缺相檢測和缺相運行；功率、轉(zhuǎn)速、電流閉環(huán)控制。適用于頸膜槍、電動工具領(lǐng)域。BLDC無感控制方案：電壓范圍12VDC~310VDC；三電壓采樣輸入；內(nèi)部自構(gòu)中性點Hall Mid；軟件判斷過零；靈活設(shè)置換相點等。
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潘勇強(qiáng)調(diào)，公司的電機(jī)控制核心技術(shù)體現(xiàn)在幾個方面，一是自研高性能位置觀測器，速度控制范圍寬，高速數(shù)字延時補償，低速范圍觀測器穩(wěn)定運行，觀測器閉環(huán)直接啟動，啟動扭矩大等；二是高精度、高性價比電流/電壓采樣與保護(hù)，內(nèi)部集成度高，包括ADC、比較器、OPA、DAC等，可以降低FOC電流采樣成本，可實現(xiàn)兩相下橋臂、一路母線電流檢測，僅使用6顆電阻、3顆電容作為濾波用；三是PMSM/BLDC帶速重投，快速帶速重投切入，無電流、轉(zhuǎn)速等波動，保護(hù)功率器件，防止過流等。
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華羿微：推敲電機(jī)驅(qū)動最適合的功率器件和方案
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在本次會議上，華羿微產(chǎn)品技術(shù)總監(jiān)劉義芳帶來了《推敲電機(jī)驅(qū)動最適合的功率器件和方案》的主題演講。華羿微成立于2017年6月28日，是華天電子集團(tuán)旗下專業(yè)從事半導(dǎo)體功率器件研發(fā)設(shè)計、封測和銷售的高新技術(shù)企業(yè)。
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圖：華羿微產(chǎn)品技術(shù)總監(jiān)劉義芳

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華羿微通過自主創(chuàng)新、技術(shù)積累和市場拓展，已經(jīng)形成以領(lǐng)先晶圓研發(fā)設(shè)計和一流封測工藝為核心競爭力的業(yè)務(wù)體系。自研產(chǎn)品以20V—150V的中低壓MOSFET為主，已量產(chǎn)的產(chǎn)品達(dá)到400余種，廣泛應(yīng)用于電動車、汽車電子、5G基站、電動工具、儲能、消費電子等領(lǐng)域，特別是在電機(jī)驅(qū)動、電池儲能領(lǐng)域擁有較高的市場占有率。
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在會上，劉義芳對電機(jī)分類、電機(jī)驅(qū)動方式、電機(jī)及驅(qū)動趨勢、器件可靠性等進(jìn)行了詳細(xì)介紹。他表示，在器件參數(shù)方面有很多需要注意的方面，比如，BVDSS，負(fù)溫度系數(shù)，高溫耐壓下降；SOA，規(guī)格書上的參考意義不大等。
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劉義芳還詳細(xì)介紹了公司的SIP方案，他表示，產(chǎn)品按照車載等級設(shè)計，可做有刷直流電機(jī)單極和雙極模式控制；無刷直流電機(jī)的方波、FOC驅(qū)動控制。適用于如風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、手持云臺、吸塵器、掃地機(jī)、除螨儀、呼吸機(jī)、無人機(jī)以及汽車空調(diào)吹風(fēng)、雨刮器、車窗、油泵等電機(jī)控制。
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SIP方案的特點包括：1、集成度高，集成了LDO、MCU、Driver和MOSFET；2、工程師易開發(fā)，集成硬件電機(jī)引擎，無需復(fù)雜電機(jī)算法，縮短產(chǎn)品上市周期；3、客戶產(chǎn)品易平臺化，100W以下驅(qū)動方案，只需調(diào)整幾個電機(jī)參數(shù)；4、提高系統(tǒng)可靠性，單器件方案，達(dá)到車載品可靠登記；5、優(yōu)化系統(tǒng)成本，減少PCB面積成本及外圍元件成本；6、EMI性能，縮短功率部分走線，減少雜散及寄生電感。
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泰芯半導(dǎo)體MCU在電機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用
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珠海泰芯半導(dǎo)體市場總監(jiān)李少輝在大會上帶來了關(guān)于“泰芯MCU在電機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用”精彩分享。泰芯半導(dǎo)體從2019年推出第一顆直流無刷電機(jī)專用MCU芯片TXM2000系列產(chǎn)品之后，如今已經(jīng)形成較為豐富的產(chǎn)品家族。成立僅6個年頭的泰芯半導(dǎo)體，已斬獲133項專利技術(shù)。

珠海泰芯半導(dǎo)體市場總監(jiān) 李少輝

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李少輝在BLDC大會上，詳細(xì)介紹了已量產(chǎn)的產(chǎn)品線WiFi HalowTMSOC、WiFi/藍(lán)牙雙模SOC芯片、MCU系列芯片，并相應(yīng)講解了各大產(chǎn)品線的型號、芯片特點以及應(yīng)用領(lǐng)域。
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其中MCU系列產(chǎn)品包括通用MCU、電機(jī)驅(qū)動MCU、觸控MCU、無線MCU、充電MCU。根據(jù)李少輝的介紹，泰芯在電機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用的MCU產(chǎn)品，可以支持有感方波、弦波、FOC、無感方波，通過自研的上位機(jī)，還可以實時觀測8個變量曲線，方便調(diào)節(jié)參數(shù)和查問題。
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李少輝重點介紹了泰芯半導(dǎo)體TX8M2010、TX8M1261、TX8M226X、TX32M230X四款電機(jī)驅(qū)動MCU產(chǎn)品。其中資源稍微更多一些的是TX8M1261芯片，李少輝表示這顆芯片把不需要的資源砍掉了，盡可能做到充分利用，可以支持有感方波/無感方波，內(nèi)置2個多個功能比較器、2個運算放大器，內(nèi)置1個12位500kSPS的SAR ADC，內(nèi)置1個SPI、1個IIC和2個UART接口，并支持多種低功耗模式，最低功耗為5uA，最高轉(zhuǎn)速50萬轉(zhuǎn)。目前該芯片已經(jīng)批量應(yīng)用于筋膜槍、電動工具、按摩器等。
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值得一提的是，成立之初，泰芯半導(dǎo)體還做了一個比較特殊的WiFi芯片，即為WiFi HalowTM ，該芯片具有低功耗、遠(yuǎn)距離、超強(qiáng)穿透力等優(yōu)勢。主要銷往歐美、日韓等地區(qū)，重點應(yīng)用在嬰兒監(jiān)視器、低功耗可視門鈴、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、NVR安防套裝、低功耗電池IPC、遠(yuǎn)距離無線網(wǎng)橋等。
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去年1月，泰芯半導(dǎo)體再度率先推出TXW80X系列802.11b/g/n WiFi芯片，同年4月其又推出三到四顆TX8C12/22/32系列通用/電機(jī)/觸摸MCU芯片。
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CHIPWAYS BLDC電機(jī)控制IC及驅(qū)動方案?
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上海琪埔維半導(dǎo)體華南區(qū)技術(shù)主管John Zhang在大會上帶來了關(guān)于“CHIPWAYS BLDC電機(jī)控制IC及驅(qū)動方案”的主題分享。琪埔維半導(dǎo)體是一家深度聚焦汽車芯片研發(fā)及設(shè)計的公司，主要產(chǎn)品涵蓋MCU、BMS AFE芯片及數(shù)字隔離芯片、傳感器、通信芯片等。

上海琪埔維半導(dǎo)體華南區(qū)技術(shù)主管John Zhang

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作為國內(nèi)較早布局車規(guī)芯片研發(fā)的企業(yè)之一，琪埔維2016年成功量產(chǎn)符合AEC-Q100車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的傳感器芯片，2018年又成功量產(chǎn)車規(guī)級集成CAN FD的MCU芯片，去年推出ASIL-D車規(guī)級BMS電池組監(jiān)控芯片。John Zhang在會議上透露，“2023年公司將重磅推出車規(guī)級數(shù)模混合電機(jī)驅(qū)動芯片”。
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琪埔維雖然進(jìn)入電機(jī)領(lǐng)域的時間較晚，但據(jù)John Zhang的介紹，其在上海和蘇州的研發(fā)人員已經(jīng)超過100多名，并且前身大都是來自恩智浦、瑞薩電子等國際知名集成電路企業(yè)的技術(shù)人才，我們在國內(nèi)打造了第一條車規(guī)封裝線，從源頭到設(shè)計再到生產(chǎn)始終堅持自主可控。
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在會議上，John Zhang重點介紹了XL660x系列芯片。該芯片同時滿足AEC-Q100和ISO26262 ASIL功能安全標(biāo)準(zhǔn)的高性能汽車級微控制器芯片，它基于32位ARM Cortex-M3內(nèi)核，兼低功耗和高性能，多配置可選Flash和RAM。產(chǎn)品主要應(yīng)用在BCM車身控制、電機(jī)控制、電動尾門、車門控制、防夾車窗/天窗、電動座椅、空調(diào)/空氣質(zhì)量、中控儀表、車燈控制等，可以在-40℃~125℃環(huán)境下工作。
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John Zhang表示，琪埔維可以提供完整的解決方案，公司對實際功能組件也做了區(qū)分，使用起來調(diào)試非常方便。車規(guī)產(chǎn)品要做到量產(chǎn)，芯片底層的驅(qū)動和框架也要滿足安全的要求。
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消費市場低迷，但BLDC電機(jī)仍有翻倍成長的應(yīng)用領(lǐng)域
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談到今年的電子應(yīng)用市場，相信大家應(yīng)該有體會，今年的市場并沒有大家希望的那么好，不少應(yīng)用行業(yè)還有砍單的現(xiàn)象發(fā)生，特別是消費類電子市場，砍單的現(xiàn)象不少，但有沒有今年會表現(xiàn)比較好的市場呢？其實有的，BLDC電機(jī)的有些領(lǐng)域今年會有不錯的表現(xiàn)，比如汽車、電動兩輪車、高速風(fēng)筒等應(yīng)用市場。特別是高速風(fēng)筒市場今年應(yīng)該會有翻倍表現(xiàn)。

電子發(fā)燒友行業(yè)分析師 程文智

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高速風(fēng)筒方面，目前出貨量還不錯的廠商，有徠芬、追覓、素士、直白、康夫等。今年很多傳統(tǒng)的家電廠商比如美的、飛騰、飛科等等也加入到了競爭之列。根據(jù)我們的了解，現(xiàn)在大概有50多個品牌在做高速風(fēng)筒產(chǎn)品。
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國內(nèi)的這些品牌大都采用的是國內(nèi)的芯片廠商的方案。目前高速風(fēng)筒基本都采用了BLDC電機(jī)，根據(jù)我們的統(tǒng)計，去年的高速風(fēng)筒出貨量大概在800萬臺左右，從今年的年初以來的市場出貨情況來看，今年的總出貨量有望突破2000萬臺。
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電子發(fā)燒友行業(yè)分析師程文智表示，雖然市場出貨量上升很快，但價格也卷得很厲害，去年的時候，控制板可能還在30元以上，據(jù)說現(xiàn)在每個月都會降價1塊錢，方案價格卷得很厲害。
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還有，今年國內(nèi)兩輪車的增速超過了市場的預(yù)期，預(yù)計今年的銷量大概有5000萬輛左右。加上存量的維修市場，這個數(shù)字會更高。除了國內(nèi)市場，東南亞市場也是未來的發(fā)展方向之一。前幾年由于疫情的擾動，國內(nèi)兩輪車企業(yè)，出海計劃放緩，但現(xiàn)在疫情放開后，東南亞兩輪車和摩托車的電動化有望在未來幾年加速。預(yù)計東南亞市場也會有大概2000萬左右的量級。
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汽車一直也是電機(jī)用量比較大的領(lǐng)域，現(xiàn)在BLDC電機(jī)在汽車中的滲透率也在不斷提升。
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當(dāng)然，除了這些應(yīng)用，還有洗地機(jī)、割草機(jī)、水下機(jī)器人、自動售貨機(jī)，機(jī)器人等有些新型比較有潛力的市場值得大家關(guān)注。
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