電子發(fā)燒友網報道（文/梁浩斌、李彎彎、劉靜）近年來，隨著電動設備對于性能、能源效率的要求提高，BLDC電機的應用愈加廣泛。除了一些比如高速吹風機、手持吸塵器等品類終端市場的爆發(fā)，對BLDC電機產生新的需求之外，以前一些使用有刷電機的地方也在開始替換成BLDC電機，比如電動工具、空調、洗衣機等應用。根據Grand View Research的統(tǒng)計，2021年BLDC的市場規(guī)模是179億美元，預計2025年的市場規(guī)模可達223億美元，年復合增長率為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)燒友網主辦的2023無刷直流電機控制技術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、凌鷗創(chuàng)芯、Qorvo、兆威機電、領芯微、華羿微電、泰芯半導體、琪埔微半導體等國內外知名企業(yè)的專家和領導帶來了電機控制領域最新的技術分享。
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兆威機電：嵌入式馬達開發(fā)思維在馬達控制領域中的運用
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“嵌入式模型在馬達控制系統(tǒng)中的應用，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)性進行經驗總結；第三是如何總結，才能讓工程師聚焦在精品產品上，做更有創(chuàng)意的產品。”

兆威機電控制BU總負責人 陳毅東

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兆威機電控制BU總負責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用痛點，所以，這次他帶來的分享主題為“嵌入式馬達開發(fā)思維在馬達控制領域中的運用”。
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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)的目標主要是三點：代碼重用、可擴展性強、維護簡單。而在開發(fā)的流程中，第一階段需要將客戶的需求轉化成具體功能實現(xiàn)，進行模塊化設計；第二階段是驗證階段，將設計的系統(tǒng)進行多層面測試，最終達到客戶需求的驗收標準。
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另一方面，軟件需要標準化設計，由于開發(fā)思路不統(tǒng)一、生產周期的不餓預測性、成本把控、維護復雜性、開發(fā)過程中反復試錯等問題存在，所以標準化設計有助于提高設計中軟件的成功率，加強質量個產品的競爭力。
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陳毅東還詳細介紹了軟件標準化的設計中，統(tǒng)一編程規(guī)范、軟件模塊化設計、電機控制的五層設計等的關鍵思路，并以電動隔斷門的實例來進一步分析具體案例的運用。
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領芯微：高效智能化的電機控制，基于LCM32的實現(xiàn)方案
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在本次會議上，領芯微電機研發(fā)部副經理潘勇帶來了《高效智能化的電機控制，基于領芯微LCM32的實現(xiàn)方案》的主題演講。領芯微成立于2016年4月，團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)經驗，目前已經成功開發(fā)和運營了多款面向不同應用領域的MCU以及專用芯片。
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圖：領芯微電機研發(fā)部副經理潘勇

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潘勇表示，公司的產品覆蓋消費類、工業(yè)類、車規(guī)類等應用領域。比如：8位通用微控制器LCM08F18系列，在電動工具領域出貨量很大；32位通用微控制器LCM32F037系列，主要應用于水泵、風機等領域；LCM32F039系列，主要面向兩輪車市場；LCM32F431系列，應用于家電、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)認證，包括LCM32A037系列MCU/LCA037系列SOC。還有面向電機控制等應用領城的高性能處理器，32位內核的LCP037B*32系列，該系列產品同時集成了三相半橋極驅動棲塊，可直接驅動6個N型MOSFET。
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在無刷直流電機（BLDC）方案方面。BLDC有感方案：電壓范圍12VDC~310VDC；三霍爾捕獲輸入；三霍爾位置校準方法；缺相檢測和缺相運行；功率、轉速、電流閉環(huán)控制。適用于頸膜槍、電動工具領域。BLDC無感控制方案：電壓范圍12VDC~310VDC；三電壓采樣輸入；內部自構中性點Hall Mid；軟件判斷過零；靈活設置換相點等。
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潘勇強調，公司的電機控制核心技術體現(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，內部集成度高，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、轉速等波動，保護功率器件，防止過流等。
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華羿微：推敲電機驅動最適合的功率器件和方案
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在本次會議上，華羿微產品技術總監(jiān)劉義芳帶來了《推敲電機驅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，是華天電子集團旗下專業(yè)從事半導體功率器件研發(fā)設計、封測和銷售的高新技術企業(yè)。
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圖：華羿微產品技術總監(jiān)劉義芳

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華羿微通過自主創(chuàng)新、技術積累和市場拓展，已經形成以領先晶圓研發(fā)設計和一流封測工藝為核心競爭力的業(yè)務體系。自研產品以20V—150V的中低壓MOSFET為主，已量產的產品達到400余種，廣泛應用于電動車、汽車電子、5G基站、電動工具、儲能、消費電子等領域，特別是在電機驅動、電池儲能領域擁有較高的市場占有率。
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在會上，劉義芳對電機分類、電機驅動方式、電機及驅動趨勢、器件可靠性等進行了詳細介紹。他表示，在器件參數方面有很多需要注意的方面，比如，BVDSS，負溫度系數，高溫耐壓下降；SOA，規(guī)格書上的參考意義不大等。
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劉義芳還詳細介紹了公司的SIP方案，他表示，產品按照車載等級設計，可做有刷直流電機單極和雙極模式控制；無刷直流電機的方波、FOC驅動控制。適用于如風扇、風機、手持云臺、吸塵器、掃地機、除螨儀、呼吸機、無人機以及汽車空調吹風、雨刮器、車窗、油泵等電機控制。
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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)，集成硬件電機引擎，無需復雜電機算法，縮短產品上市周期；3、客戶產品易平臺化，100W以下驅動方案，只需調整幾個電機參數；4、提高系統(tǒng)可靠性，單器件方案，達到車載品可靠登記；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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泰芯半導體MCU在電機領域的應用
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珠海泰芯半導體市場總監(jiān)李少輝在大會上帶來了關于“泰芯MCU在電機領域的應用”精彩分享。泰芯半導體從2019年推出第一顆直流無刷電機專用MCU芯片TXM2000系列產品之后，如今已經形成較為豐富的產品家族。成立僅6個年頭的泰芯半導體，已斬獲133項專利技術。

珠海泰芯半導體市場總監(jiān) 李少輝

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李少輝在BLDC大會上，詳細介紹了已量產的產品線WiFi HalowTMSOC、WiFi/藍牙雙模SOC芯片、MCU系列芯片，并相應講解了各大產品線的型號、芯片特點以及應用領域。
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其中MCU系列產品包括通用MCU、電機驅動MCU、觸控MCU、無線MCU、充電MCU。根據李少輝的介紹，泰芯在電機領域應用的MCU產品，可以支持有感方波、弦波、FOC、無感方波，通過自研的上位機，還可以實時觀測8個變量曲線，方便調節(jié)參數和查問題。
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李少輝重點介紹了泰芯半導體TX8M2010、TX8M1261、TX8M226X、TX32M230X四款電機驅動MCU產品。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，內置2個多個功能比較器、2個運算放大器，內置1個12位500kSPS的SAR ADC，內置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，最高轉速50萬轉。目前該芯片已經批量應用于筋膜槍、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、遠距離、超強穿透力等優(yōu)勢。主要銷往歐美、日韓等地區(qū)，重點應用在嬰兒監(jiān)視器、低功耗可視門鈴、農業(yè)物聯(lián)網、NVR安防套裝、低功耗電池IPC、遠距離無線網橋等。
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去年1月，泰芯半導體再度率先推出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/觸摸MCU芯片。
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CHIPWAYS BLDC電機控制IC及驅動方案?
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上海琪埔維半導體華南區(qū)技術主管John Zhang在大會上帶來了關于“CHIPWAYS BLDC電機控制IC及驅動方案”的主題分享。琪埔維半導體是一家深度聚焦汽車芯片研發(fā)及設計的公司，主要產品涵蓋MCU、BMS AFE芯片及數字隔離芯片、傳感器、通信芯片等。

上海琪埔維半導體華南區(qū)技術主管John Zhang

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作為國內較早布局車規(guī)芯片研發(fā)的企業(yè)之一，琪埔維2016年成功量產符合AEC-Q100車規(guī)標準的傳感器芯片，2018年又成功量產車規(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)級數模混合電機驅動芯片”。
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琪埔維雖然進入電機領域的時間較晚，但據John Zhang的介紹，其在上海和蘇州的研發(fā)人員已經超過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)的技術人才，我們在國內打造了第一條車規(guī)封裝線，從源頭到設計再到生產始終堅持自主可控。
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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功能安全標準的高性能汽車級微控制器芯片，它基于32位ARM Cortex-M3內核，兼低功耗和高性能，多配置可選Flash和RAM。產品主要應用在BCM車身控制、電機控制、電動尾門、車門控制、防夾車窗/天窗、電動座椅、空調/空氣質量、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，使用起來調試非常方便。車規(guī)產品要做到量產，芯片底層的驅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電機仍有翻倍成長的應用領域
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談到今年的電子應用市場，相信大家應該有體會，今年的市場并沒有大家希望的那么好，不少應用行業(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電機的有些領域今年會有不錯的表現(xiàn)，比如汽車、電動兩輪車、高速風筒等應用市場。特別是高速風筒市場今年應該會有翻倍表現(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。根據我們的了解，現(xiàn)在大概有50多個品牌在做高速風筒產品。
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國內的這些品牌大都采用的是國內的芯片廠商的方案。目前高速風筒基本都采用了BLDC電機，根據我們的統(tǒng)計，去年的高速風筒出貨量大概在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，今年國內兩輪車的增速超過了市場的預期，預計今年的銷量大概有5000萬輛左右。加上存量的維修市場，這個數字會更高。除了國內市場，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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汽車一直也是電機用量比較大的領域，現(xiàn)在BLDC電機在汽車中的滲透率也在不斷提升。
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當然，除了這些應用，還有洗地機、割草機、水下機器人、自動售貨機，機器人等有些新型比較有潛力的市場值得大家關注。
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