BLDC四大方案，誰(shuí)主沉浮？

BLDC無(wú)刷直流電機(jī)的整體解決方案共有四大類(lèi)，分別是MCU+預(yù)驅(qū)+驅(qū)動(dòng)/MCU+[預(yù)驅(qū)+驅(qū)動(dòng)]/[MCU+預(yù)驅(qū)]+驅(qū)動(dòng)/SOC+驅(qū)動(dòng)/SOC+預(yù)驅(qū)+驅(qū)動(dòng)。通過(guò)此次專(zhuān)題采訪，我們了解到各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀。

靈動(dòng)微電子MCU產(chǎn)品事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)黃致愷分析了這幾種方案，MCU+預(yù)驅(qū)+驅(qū)動(dòng)屬于比較傳統(tǒng)的方式，對(duì)于一般MCU公司也最具有優(yōu)勢(shì)，更多應(yīng)用在高壓系統(tǒng)或是大功率系統(tǒng)上，因?yàn)榇蠊β逝c高壓有散熱與隔離問(wèn)題，因此多數(shù)會(huì)采用這方式；

MCU+[預(yù)驅(qū)+驅(qū)動(dòng)]也可以描述成MCU+IPM，開(kāi)發(fā)功率組件的國(guó)際廠商多半都有IPM的產(chǎn)品，提供了讓客戶(hù)能簡(jiǎn)化電路板設(shè)計(jì)的復(fù)雜度與提供穩(wěn)定性，也是早期特別成熟的應(yīng)用方式。

MCU+預(yù)驅(qū)是靈動(dòng)微電子的主要發(fā)展方向之一，可以解決因?yàn)殡娐钒迕娣e限制的問(wèn)題，也可以大幅度節(jié)省客戶(hù)的整體成本，是目前較為主流開(kāi)發(fā)的方向；

SOC方式現(xiàn)在比較少人使用，最主要是SOC設(shè)計(jì)彈性差，往往要更改驅(qū)動(dòng)的特性，就必須得在SOC旁邊新增一顆小MCU，不只增加元器件成本，更增加了電路板的復(fù)雜度，大幅違背了化繁為簡(jiǎn)的發(fā)展思想。

靈動(dòng)微電子除了自己開(kāi)發(fā)的方案外，也整合了方案伙伴的方案在MindSPIN平臺(tái)，客戶(hù)可以選擇具有帶預(yù)驅(qū)或是整合驅(qū)動(dòng)的SPIN產(chǎn)品，搭配豐富的方案設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品，是我們有別于友商的優(yōu)勢(shì)。

MPS的解決方案主要是[ASIC+磁編]+[預(yù)驅(qū)+驅(qū)動(dòng)+電流采樣]/預(yù)驅(qū)+驅(qū)動(dòng)方案，針對(duì)低壓中小功率（0-400W）一體化電機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)。MP6570芯片集成了FOC硬核控制算法和14bits的磁傳感器，同時(shí)配以集成預(yù)驅(qū)、mos的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片或者三相預(yù)驅(qū)+mos的分立方案，輕松搞定電機(jī)控制，主要優(yōu)勢(shì)就方案集成性高，可加速客戶(hù)的研發(fā)進(jìn)程。

瑞薩電子的解決方案是屬于MCU+預(yù)驅(qū)，也叫BLDC電機(jī)控制集成電路，其產(chǎn)品型號(hào)是RAJ306000。RAJ306000適用于使用電池供電的，電壓在6V到30V范圍的產(chǎn)品，像手持式電動(dòng)工具，水泵，微型無(wú)人機(jī)，風(fēng)機(jī)等都是它的目前市場(chǎng)。跟市場(chǎng)上同類(lèi)產(chǎn)品相比，RAJ306000的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)就在于它不僅能支持無(wú)霍爾傳感器的120度傳導(dǎo)控制，并且還可以支持低速大扭矩的啟動(dòng)。

品佳基于RT系列MCU和英飛凌預(yù)驅(qū)和驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品為各種方案提供相應(yīng)的技術(shù)支持。如Infineon使用MCU+預(yù)驅(qū)+驅(qū)動(dòng)的解決方案，品佳基于RT7100+RT7024+Infineon MOSFET方案可以提供相應(yīng)的技術(shù)支持。InfineonMCU主頻可達(dá)144MIPS，內(nèi)置MAC和FPU單元，有效縮短了復(fù)雜運(yùn)算時(shí)間；另，Infineon提供各種規(guī)格的預(yù)驅(qū)系列產(chǎn)品和Mosfet、IGBT、IPM等各種規(guī)格驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品供選擇。

另外，品佳代理的Microchip電機(jī)解決方案是MCU+預(yù)驅(qū)+驅(qū)動(dòng)。Microchip dsPIC MCU主頻可達(dá)100MIPS，內(nèi)置DSP?引擎大大縮短復(fù)雜運(yùn)算時(shí)間，集成片內(nèi)運(yùn)放，使整體方案更加簡(jiǎn)潔。

賽普拉斯提供基于PSoC（MCU）的電機(jī)控制方案。其差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為，PSoC（MCU）的高集成度，提供不同的電機(jī)方案控制以及不同的客戶(hù)化技術(shù)支持，比如成熟可靠，行業(yè)領(lǐng)先的電機(jī)控制技術(shù)和算法，基于不同應(yīng)用，可裁剪的電機(jī)控制庫(kù)，實(shí)現(xiàn)客戶(hù)量產(chǎn)的方案，基于客戶(hù)的選擇而使用不同驅(qū)動(dòng)（分離IGBT/MOSFET或者集成IPM）,電機(jī)控制技術(shù)的培訓(xùn)和支持。

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的方案

在電子發(fā)燒友的此次采訪中，受訪廠商多數(shù)沒(méi)有推出開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的方案，僅賽普拉斯提供開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)方案，靈動(dòng)微電子的處于實(shí)驗(yàn)室階段。而MPS、瑞薩電子表示沒(méi)有相關(guān)方案。

開(kāi)關(guān)磁阻馬達(dá)的開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)最主要是來(lái)自于無(wú)刷直流電機(jī)使用的稀土問(wèn)題，因?yàn)橄⊥灵_(kāi)發(fā)有污染問(wèn)題且屬于管制物資，所以就衍生了開(kāi)關(guān)磁阻馬達(dá)。黃致愷說(shuō)，國(guó)內(nèi)掌握了近9成稀土的產(chǎn)量，而且并不是所有的無(wú)刷直流電機(jī)都必須使用稀土材料，因此開(kāi)發(fā)磁阻馬達(dá)在國(guó)內(nèi)并不一定具有優(yōu)勢(shì)。再加上開(kāi)關(guān)磁阻馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)容易有噪音，效率不佳等缺點(diǎn)，因此尚未普及于市面可見(jiàn)的商品中。

品佳集團(tuán)應(yīng)用工程經(jīng)理劉雙云NelsonLiu解析，開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)也是電機(jī)的一個(gè)新技術(shù)，其定、轉(zhuǎn)子的凸極均由普通硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子既無(wú)繞組也無(wú)永磁體，定子極上繞有集中繞組，徑向相對(duì)的兩個(gè)繞組聯(lián)接起來(lái)，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。相數(shù)增加時(shí)其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且主開(kāi)關(guān)器件多，成本高，現(xiàn)今應(yīng)用較多的是四相（8/6）結(jié)構(gòu)和三相（12/8）結(jié)構(gòu)。因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致噪聲與震動(dòng)大等缺點(diǎn)，僅合適需要重載啟動(dòng)和較長(zhǎng)時(shí)間低速重載運(yùn)行的機(jī)械。另外專(zhuān)門(mén)從事磁阻電機(jī)和控制器的工程師相對(duì)也較少。

賽普拉斯基于FM3的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制方案已經(jīng)在客戶(hù)量產(chǎn)。賽普拉斯物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)事業(yè)部亞太區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理彭濤表示，在2019年賽普拉斯將提供性?xún)r(jià)比更高的，基于PSoC4芯片的控制方案。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)因?yàn)槠涓〉捏w積能夠是電機(jī)成本更加優(yōu)化，但目前電機(jī)的成熟度限制了其發(fā)展。

BLDC廠商多，方案多，如何選擇？

開(kāi)放的平臺(tái)與產(chǎn)品。靈動(dòng)微電子黃致愷的建議是事實(shí)上一家好的具有無(wú)刷電機(jī)方案的芯片公司，必須保持開(kāi)放的心態(tài)來(lái)提供給客戶(hù)更好的產(chǎn)品與選擇，絕不能以綁住客戶(hù)讓客戶(hù)以后完全沒(méi)有空間為出發(fā)點(diǎn)。靈動(dòng)微電子開(kāi)發(fā)的MM32SPIN系列MCU與MindSPIN?平臺(tái)就是非常開(kāi)放的，客戶(hù)可以自由的在MM32SPIN系列MCU中切換與挑選型號(hào)，MindSPIN?平臺(tái)的方案也可大配應(yīng)用于不同的MM32SPIN型號(hào)，并且多數(shù)提供的驅(qū)動(dòng)范例都是開(kāi)放的，大家可以互相切磋與學(xué)習(xí)。客戶(hù)在選擇上必須考慮未來(lái)的升級(jí)兼容性，不能貪圖方便使用很單一產(chǎn)品的特有IC，不只未來(lái)客戶(hù)開(kāi)發(fā)更多元化的產(chǎn)品無(wú)法滿(mǎn)足，更可能讓原廠綁住客戶(hù)無(wú)法更換的心態(tài)產(chǎn)生缺貨漲價(jià)等衍生問(wèn)題，因此選擇一家有開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品與遠(yuǎn)見(jiàn)且保持開(kāi)放心態(tài)的芯片公司，是我們的建議。

從價(jià)格和開(kāi)發(fā)周期上評(píng)估。品佳Nelson建議大多數(shù)客戶(hù)在選擇方案時(shí)會(huì)進(jìn)行兩個(gè)方面去評(píng)估。一是價(jià)格，在技術(shù)優(yōu)勢(shì)不是很明顯的情況下，客戶(hù)會(huì)優(yōu)先選擇價(jià)格有優(yōu)勢(shì)的方案。二是開(kāi)發(fā)周期，如果產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期有明顯優(yōu)勢(shì)，客戶(hù)也會(huì)優(yōu)先選擇。Ricthek方案支持UL60730認(rèn)證，在外銷(xiāo)產(chǎn)品上，可以節(jié)約3個(gè)月以上的開(kāi)發(fā)周期，從大大節(jié)約了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本。產(chǎn)品的多樣化也是客戶(hù)不錯(cuò)的一個(gè)選擇，Ricthek有單驅(qū)動(dòng)，二合一、三合一全方案的支持。

流行不如適合自己的。品佳集團(tuán)資深經(jīng)理沈文龍PeterShen認(rèn)為，根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的解決方案，時(shí)下最流行的是正弦波控制方式，但在應(yīng)用要求不高的場(chǎng)合可以選擇方波控制的方式。另外根據(jù)電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景也可以選擇有感控制的方式，程序處理起來(lái)會(huì)簡(jiǎn)單些，不一定非得做無(wú)感控制。

MPS北中國(guó)區(qū)資深FAE王力也認(rèn)為主要還是針對(duì)應(yīng)用的特點(diǎn)選擇適合的方案。比如新方案，如果設(shè)計(jì)輸入還不是很確定，并且后續(xù)可能有很大的調(diào)整，那么MCU+pre-driver+Mos的方案無(wú)疑是首選，如果輸入相對(duì)確定，設(shè)計(jì)追求小型化，集成化，快速化，那么類(lèi)似MPS的MP6570（FOC硬核+磁編）就是不錯(cuò)的解決方案。

可靠穩(wěn)定與技術(shù)支持。對(duì)于客戶(hù)在選擇電機(jī)控制方案，賽普拉斯彭濤建議是要看這么幾點(diǎn)，1.芯片的可靠性和性?xún)r(jià)比，2.控制方案的穩(wěn)定性和成熟度，3.控制方案的技術(shù)支持。賽普拉斯的PSoCMCU集成了高速模數(shù)轉(zhuǎn)換，運(yùn)算放大器和比較器，能夠優(yōu)化BOM成本，而市場(chǎng)，特別是家用電機(jī)控制市場(chǎng)的廣泛應(yīng)用，證明了芯片和方案的成熟可靠。特別是賽普拉斯電機(jī)控制應(yīng)用團(tuán)隊(duì)，專(zhuān)注電機(jī)控制十多年，不斷發(fā)展和引領(lǐng)電機(jī)控制算法和技術(shù)，能夠?yàn)榭蛻?hù)很好的提供技術(shù)支持。

此外，搭配不同廠家的電機(jī)需要做額外的調(diào)試，這一點(diǎn)廠商們也充分考慮到了。MPS提供的基于MP6570的方案是內(nèi)置FOC硬核的方案，只需要通過(guò)相應(yīng)寄存器設(shè)置完成系統(tǒng)配置，同時(shí)提供友好的GUI，用戶(hù)可以更加便捷的完成調(diào)試。

瑞薩電子的RAJ306000解決方案已經(jīng)根據(jù)手持式電動(dòng)工具常用的BLDC電機(jī)做了大量的調(diào)試，目前提供的Firmware已能適應(yīng)市場(chǎng)上很多的BLDC電機(jī)，即使遇到客戶(hù)的BLDC電機(jī)的規(guī)格比較特殊，瑞薩電子的工程師也可以幫助客戶(hù)調(diào)試不同版本的Firmware以適應(yīng)客戶(hù)的不同要求。

Infineon對(duì)不同行業(yè)采用專(zhuān)屬的方案和優(yōu)化的自適應(yīng)算法解決電機(jī)匹配的問(wèn)題。

Microchip電機(jī)解決方案在軟件上對(duì)電機(jī)特定參數(shù)進(jìn)行了預(yù)定義，針對(duì)不電機(jī)只需要了解其個(gè)性參數(shù)，在軟件上適當(dāng)修改就可以。

Richtek最新的差分設(shè)計(jì)方案，有效的解決了電機(jī)負(fù)載自適應(yīng)的問(wèn)題，在人機(jī)介面調(diào)試馬達(dá)參數(shù)的開(kāi)發(fā)下，可大大減少工程師的工作量。

目前靈動(dòng)微電子提供了調(diào)試的說(shuō)明文檔和定期舉辦培訓(xùn)會(huì)，也搭配了許多具有工程能力的方案商一起幫忙來(lái)解決需要大量工程人力的難題。未來(lái)我們也會(huì)提供自動(dòng)化調(diào)適等更多元的接口，使得設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)便。

賽普拉斯的電機(jī)控制方案中，在軟件中提供一個(gè)用戶(hù)文件，這個(gè)文件主要記錄用戶(hù)使用的電機(jī)的磁參數(shù)和電參數(shù)。通過(guò)配置這個(gè)文件，賽普拉斯的電機(jī)控制軟件能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)控制的調(diào)整，不需要大量工程師的人力調(diào)試。而且賽普拉斯的軟件算法中，對(duì)電機(jī)參數(shù)的容差率比較高，正常在15-20%的參數(shù)誤差范圍內(nèi)都可以實(shí)現(xiàn)很好的電機(jī)控制。