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OPE体育应用眼花缭乱,BLDC四大方案打天下!

发布时间:2019-02-05 作者:OPE体育智能系统

BLDC无刷直流电机的整体解决方案共有四大类,分别是MCU+预驱+驱动/MCU+[预驱+驱动]/[MCU+预驱]+驱动/SOC+驱动/SOC+预驱+驱动。通过此次专题采访,OPE体育了解到各种方案的优缺点和应用现状。

灵动微电子MCU产品事业部市场总监黄致恺分析了这几种方案,MCU+预驱+驱动属于比较传统的方式,对于一般MCU公司也最具有优势,更多应用在高压系统或是大功率系统上,因为大功率与高压有散热与隔离问题,因此多数会采用这方式;

MCU+[预驱+驱动]也可以描述成MCU+IPM,开发功率组件的国际厂商多半都有IPM的产品,提供了让客户能简化电路板设计的复杂度与提供稳定性,也是早期特别成熟的应用方式。

MCU+预驱是灵动微电子的主要发展方向之一,可以解决因为电路板面积限制的问题,也可以大幅度节省客户的整体成本,是目前较为主流开发的方向;

SOC方式现在比较少人使用,最主要是SOC设计弹性差,往往要更改驱动的特性,就必须得在SOC旁边新增一颗小MCU,不只增加元器件成本,更增加了电路板的复杂度,大幅违背了化繁为简的发展思想。

灵动微电子除了自己开发的方案外,也整合了方案伙伴的方案在MindSPIN平台,客户可以选择具有带预驱或是整合驱动的SPIN产品,搭配丰富的方案设计出更好的产品,是OPE体育有别于友商的优势。

MPS的解决方案主要是[ASIC+磁编]+[预驱+驱动+电流采样]/预驱+驱动方案,针对低压中小功率(0-400W)一体化电机的应用市场。MP6570芯片集成了FOC硬核控制算法和14bits的磁传感器,同时配以集成预驱、mos的三相电机驱动芯片或者三相预驱+mos的分立方案,轻松搞定电机控制,主要优势就方案集成性高,可加速客户的研发进程。

瑞萨电子的解决方案是属于MCU+预驱,也叫BLDC电机控制集成电路,其产品型号是RAJ306000。RAJ306000适用于使用电池供电的,电压在6V到30V范围的产品,像手持式电动工具,水泵,微型无人机,风机等都是它的目前市场。跟市场上同类产品相比,RAJ306000的竞争优势就在于它不仅能支持无霍尔传感器的120度传导控制,并且还可以支持低速大扭矩的启动。

品佳基于RT系列MCU和英飞凌预驱和驱动产品为各种方案提供相应的技术支持。如Infineon使用MCU+预驱+驱动的解决方案,品佳基于RT7100+RT7024+Infineon MOSFET方案可以提供相应的技术支持。InfineonMCU主频可达144MIPS,内置MAC和FPU单元,有效缩短了复杂运算时间;另,Infineon提供各种规格的预驱系列产品和Mosfet、IGBT、IPM等各种规格驱动产品供选择。

另外,品佳代理的Microchip电机解决方案是MCU+预驱+驱动。Microchip dsPIC MCU主频可达100MIPS,内置DSP?引擎大大缩短复杂运算时间,集成片内运放,使整体方案更加简洁。

赛普拉斯提供基于PSoC(MCU)的电机控制方案。其差异化竞争优势体现为,PSoC(MCU)的高集成度,提供不同的电机方案控制以及不同的客户化技术支持,比如成熟可靠,行业领先的电机控制技术和算法,基于不同应用,可裁剪的电机控制库,实现客户量产的方案,基于客户的选择而使用不同驱动(分离IGBT/MOSFET或者集成IPM),电机控制技术的培训和支持。

开关磁阻电机的方案

在电子发烧友的此次采访中,受访厂商多数没有推出开关磁阻电机的方案,仅赛普拉斯提供开关磁阻电机方案,灵动微电子的处于实验室阶段。而MPS、瑞萨电子表示没有相关方案。

开关磁阻马达的开发动机最主要是来自于无刷直流电机使用的稀土问题,因为稀土开发有污染问题且属于管制物资,所以就衍生了开关磁阻马达。黄致恺说,国内掌握了近9成稀土的产量,而且并不是所有的无刷直流电机都必须使用稀土材料,因此开发磁阻马达在国内并不一定具有优势。再加上开关磁阻马达的驱动容易有噪音,效率不佳等缺点,因此尚未普及于市面可见的商品中。

品佳集团应用工程经理刘双云NelsonLiu解析,开关磁阻电动机也是电机的一个新技术,其定、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成,转子既无绕组也无永磁体,定子极上绕有集中绕组,径向相对的两个绕组联接起来,结构更简单。相数增加时其结构复杂,且主开关器件多,成本高,现今应用较多的是四相(8/6)结构和三相(12/8)结构。因其结构特点导致噪声与震动大等缺点,仅合适需要重载启动和较长时间低速重载运行的机械。另外专门从事磁阻电机和控制器的工程师相对也较少。

赛普拉斯基于FM3的开关磁阻电机控制方案已经在客户量产。赛普拉斯物联网无线事业部亚太区市场经理彭涛表示,在2019年赛普拉斯将提供性价比更高的,基于PSoC4芯片的控制方案。开关磁阻电机因为其更小的体积能够是电机成本更加优化,但目前电机的成熟度限制了其发展。

BLDC厂商多,方案多,如何选择?

开放的平台与产品。灵动微电子黄致恺的建议是事实上一家好的具有无刷电机方案的芯片公司,必须保持开放的心态来提供给客户更好的产品与选择,绝不能以绑住客户让客户以后完全没有空间为出发点。灵动微电子开发的MM32SPIN系列MCU与MindSPIN?平台就是非常开放的,客户可以自由的在MM32SPIN系列MCU中切换与挑选型号,MindSPIN?平台的方案也可大配应用于不同的MM32SPIN型号,并且多数提供的驱动范例都是开放的,大家可以互相切磋与学习。客户在选择上必须考虑未来的升级兼容性,不能贪图方便使用很单一产品的特有IC,不只未来客户开发更多元化的产品无法满足,更可能让原厂绑住客户无法更换的心态产生缺货涨价等衍生问题,因此选择一家有开发新产品与远见且保持开放心态的芯片公司,是OPE体育的建议。

从价格和开发周期上评估。品佳Nelson建议大多数客户在选择方案时会进行两个方面去评估。一是价格,在技术优势不是很明显的情况下,客户会优先选择价格有优势的方案。二是开发周期,如果产品的开发周期有明显优势,客户也会优先选择。Ricthek方案支持UL60730认证,在外销产品上,可以节约3个月以上的开发周期,从大大节约了产品的开发成本。产品的多样化也是客户不错的一个选择,Ricthek有单驱动,二合一、三合一全方案的支持。

流行不如适合自己的。品佳集团资深经理沈文龙PeterShen认为,根据应用需求选择合适的解决方案,时下最流行的是正弦波控制方式,但在应用要求不高的场合可以选择方波控制的方式。另外根据电机应用场景也可以选择有感控制的方式,程序处理起来会简单些,不一定非得做无感控制。

MPS北中国区资深FAE王力也认为主要还是针对应用的特点选择适合的方案。比如新方案,如果设计输入还不是很确定,并且后续可能有很大的调整,那么MCU+pre-driver+Mos的方案无疑是首选,如果输入相对确定,设计追求小型化,集成化,快速化,那么类似MPS的MP6570(FOC硬核+磁编)就是不错的解决方案。

可靠稳定与技术支持。对于客户在选择电机控制方案,赛普拉斯彭涛建议是要看这么几点,1.芯片的可靠性和性价比,2.控制方案的稳定性和成熟度,3.控制方案的技术支持。赛普拉斯的PSoCMCU集成了高速模数转换,运算放大器比较器,能够优化BOM成本,而市场,特别是家用电机控制市场的广泛应用,证明了芯片和方案的成熟可靠。特别是赛普拉斯电机控制应用团队,专注电机控制十多年,不断发展和引领电机控制算法和技术,能够为客户很好的提供技术支持。

此外,搭配不同厂家的电机需要做额外的调试,这一点厂商们也充分考虑到了。MPS提供的基于MP6570的方案是内置FOC硬核的方案,只需要通过相应寄存器设置完成系统配置,同时提供友好的GUI,用户可以更加便捷的完成调试。

瑞萨电子的RAJ306000解决方案已经根据手持式电动工具常用的BLDC电机做了大量的调试,目前提供的Firmware已能适应市场上很多的BLDC电机,即使遇到客户的BLDC电机的规格比较特殊,瑞萨电子的工程师也可以帮助客户调试不同版本的Firmware以适应客户的不同要求。

Infineon对不同行业采用专属的方案和优化的自适应算法解决电机匹配的问题。

Microchip?电机解决方案在软件上对电机特定参数进行了预定义,针对不电机只需要了解其个性参数,在软件上适当修改就可以。?

Richtek最新的差分设计方案,有效的解决了电机负载自适应的问题,在人机介面调试马达参数的开发下,可大大减少工程师的工作量。

目前灵动微电子提供了调试的说明文檔和定期举办培训会,也搭配了许多具有工程能力的方案商一起帮忙来解决需要大量工程人力的难题。未来OPE体育也会提供自动化调适等更多元的接口,使得设计更简便。

赛普拉斯的电机控制方案中,在软件中提供一个用户文件,这个文件主要记录用户使用的电机的磁参数和电参数。通过配置这个文件,赛普拉斯的电机控制软件能自动实现对电机控制的调整,不需要大量工程师的人力调试。而且赛普拉斯的软件算法中,对电机参数的容差率比较高,正常在15-20%的参数误差范围内都可以实现很好的电机控制。

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