(文/程文智)近幾年來,BLDC電機市場在國內發展火熱,不少原來使用有刷電機和交流電機的地方開始換用BLDC電機。根據Grand View Research的統計,2022年BLDC的市場規模為189億美元,預計2025年的市場規模可達223億美元,年復合增長率為5.7%。
BLDC電機的興起,帶動了電機控制與驅動IC市場規模的壯大。根據市場調研機構FMI的統計,2022年全球電機控制IC市場規模約為49億美元,預計2023年為52億美元,2023年~2033年期間以5.3%的年復合增長率為5.3%。預計2023年,全球電機驅動IC市場規模為42.4億美元,到2033年可達76.7億美元。這兩個市場加起來,預計今年的市場規模為94.4億美元,接近100億美元。
雖然電機驅動與控制IC的供應商大都為TI、Microchip、ST、英飛凌、NXP、瑞薩等國際半導體廠商,但是最近幾年,國內出現了不少產品力表現不錯的企業,比如凌鷗創芯就是其中之一。
聚焦電機控制與驅動市場
在不久前電子發燒友網主辦的“2023無刷直流電機控制技術研討會”上,凌鷗創芯特邀嘉賓郭天先生在會上做了主題為《基于凌鷗MCU的BLDC熱門技術應用與整體解決方案》的分享,他在分享中提到,南京凌鷗創芯是一家專注于控制及驅動集成電路總體解決方案設計的企業,核心業務包括MCU、預驅和電源模塊(IPM)。擁有一直經驗豐富、多學科、綜合能力強的專業技術團隊,具備各種電機控制算法、應用方案,以及特種電機的開發能力。
圖:凌鷗創芯特邀嘉賓郭天在做分享
談到凌鷗創芯電機控制MCU的優勢,郭天認為主要有四點:一是集成度非常高;二是具有MCU+DSP雙核心,最高主頻可達192MHz,在運行FOC浮點運算時,速度更快,即便是96MHz主頻的MCU,在MCU+DSP的加持下,也可以實現1.2微秒的FOC閉環運算;三是集成了高速雙路3MSPS 12bit SAR ADC同步采樣;四是電壓基準源也是采用了0.5%級別的高精度設計,以及儀表級全差分可編程增益放大器OPA給到客戶儀表級別的匹配等等。
當然,在軟件算法方面,凌鷗創芯投入了很多的資源,郭天認為軟件也是凌鷗創芯的核心優勢之一,因為他們可提供超過20種的產品級控制算法,以及平臺化的算法與庫支持,諸如直接閉環零速啟動、靈活轉矩上升率配置、最大扭矩下直接正反轉切換等等。而且,他們專門針對直流無刷電機做了一些優化和改善,更貼合實際應用。。
在具體產品方面,凌鷗創芯今年主推的就是MC07x系列MCU,該芯片基于Arm Cortex-M0架構設計,主頻達到96MHz。郭天強調,對于電機控制來說,要求對電流電壓輸入信號采樣精準可靠,因此對于控制芯片的精度、抗干擾和穩定性都提出了挑戰。
除了07x系列,凌鷗創芯的車用等級芯片也是其今年的亮點產品之一,凌鷗創芯的AT085已經量產并實現了百萬級別的出貨量。如果想要進一步精簡外圍電路,凌鷗創芯也提供了集成預驅的AT086系列,或是全集成的AT039系列。在電機驅動MCU方面,凌鷗創芯在2023年還將陸續推出MC03xA/MC75x/RV25x系列產品。
熱門的BLDC電機應用案例
如今的BLDC電機其實已經在很多場合都有應用了,比較常見的應用場景包括各種風機、泵、電動兩輪車、電動工具、冰箱、洗衣機、空調、剃須刀、油煙機、高速風筒、跑步機等等。據郭天介紹,凌鷗創芯的直流無刷電機解決方案可以很高地適配這些應用場景。
特別是今年低迷的電子應用市場中的那些亮眼應用,比如高速風筒應用。據電子發燒友網調研,目前市面上大概有50多個品牌在做高速風筒產品,去年的出貨量在800萬臺左右,今年市場總出貨量有望突破2000萬臺。
郭天也談到,從年初到現在,不斷有工程師找他們要高速風筒相關的解決方案。目前市場上的高速風筒解決方案主要有三種:
一是傳統的1顆MCU+1顆全橋IPM模塊;
二是1顆MCU+3顆半橋IPM模塊;
三是1顆MCU+3顆預驅+6顆MOSFET;
市面上的控制驅動板也有三類,一類是中間鏤空的板型,這是之前市場上,尤其是國內市場出貨量最大的一個板型;二是像徠芬、小米等品牌廠商自己定制的原型板;三是電商用得比較多的長條形板,它可以放置在高速風筒手柄的位置,目前有很多客戶采用這種板型。
在郭天看來,不論客戶選用哪種解決方案,哪種板型,凌鷗創芯都可以提供全套解決方案,包括MCU、IPM、電源、算法等等一站式服務。而且他還特別提到,凌鷗創芯今年會推出一套全新的高速風筒解決方案,助力高速風筒市場的大爆發。
還有汽車應用其實也算是今年的一個熱點市場,汽車中用到電機的地方很多,比如電動壓縮機、座椅、雨刷、門等等,郭天特別提到了汽車中的風門應用。傳統汽車的風門一般是3個,但是新能源汽車的風門會大幅增加,而且他們更加需要全集成的解決方案。凌鷗創芯的AT039就是一顆集成了預驅與MOSFET的電機驅動控制IC,而且還帶有LIN總線,很適合汽車應用。
結語
當然,除了上面提到的兩個今年會增長的市場,還有傳統的應用市場,比如汽車空調壓縮機、汽車水泵、油泵、通風扇、汽車水閥、空調、冰箱、洗衣機、滑板車、電動車、落地扇、吸塵器、破壁機等等應用,凌鷗創芯也在持續耕耘。
值得一提的是,為了幫助更多的工程師快速提升電機控制設計能力,凌鷗創芯還創建了凌鷗學園,凌鷗學園共分為10級,工程師每達到一個級別后,凌鷗創芯會頒發那個級別的獎牌和證明。而且,如果工程師開發出了一個特別有優勢的應用,凌鷗創芯還會通過他們的平臺資源幫工程師做推廣,讓更多的業內人士和客戶知道工程師的產品和設計能力。
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