BLDC作為同步電機(jī)，因?yàn)槠滢D(zhuǎn)矩密度高，十分適合應(yīng)用在移動(dòng)式產(chǎn)品中。尤其是近幾年，無(wú)人機(jī)、機(jī)器人和電動(dòng)汽車(chē)這些發(fā)展迅猛的行業(yè)都有很多BLDC的應(yīng)用。元器件展專(zhuān)注于全面展示電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)所需的各類(lèi)電子元器件及物料產(chǎn)品，這篇文章元器件展小編為大家介紹高集成和無(wú)感FOC發(fā)展趨勢(shì)下的BLDC專(zhuān)用驅(qū)控芯片。
由于BLDC可以使反電動(dòng)勢(shì)的波形呈梯形，所以就可以采用具有矩形波形的直流電壓來(lái)生成低轉(zhuǎn)矩紋波的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，而矩形電壓很容易產(chǎn)生。所以隨便一款MCU，或者C2000系列DSP乃至于51單片機(jī)都可以產(chǎn)生這種P
目前終端市場(chǎng)對(duì)電機(jī)控制性能提出了更高的要求，不僅需要電WM波，這也是為什么BLDC的控制和驅(qū)動(dòng)可以做得很簡(jiǎn)單。在低成本高效率應(yīng)用上，BLDC幾乎就是選擇。機(jī)能夠做到高效率和多功能控制，還需要在追求高轉(zhuǎn)速的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低噪音低振動(dòng)的控制效果。這些高標(biāo)準(zhǔn)的性能要求都對(duì)控制芯片提出了更嚴(yán)苛的要求。越來(lái)越多的高性能電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片在市場(chǎng)高需求和性能高標(biāo)準(zhǔn)兩大機(jī)遇下涌現(xiàn)。
其實(shí)不止于電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制專(zhuān)用芯片，對(duì)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)而言，更高的集成度一直是正在為之努力的目標(biāo)。對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制專(zhuān)用芯片來(lái)說(shuō)，單顆芯片如果有更高的器件或功能集成度，那么在應(yīng)用時(shí)就能大幅簡(jiǎn)化外圍器件與電路。這對(duì)于BLDC整體的可靠性而言也是至關(guān)重要的。
近期，德州儀器（TI）就發(fā)布了MCF8316A和MCT8316A兩款BLDC驅(qū)動(dòng)。雖然還未正式開(kāi)始發(fā)售，但是從目前透露的信息已經(jīng)可以看到其性能的強(qiáng)大。
MCF8316A和MCT8316A集成了實(shí)時(shí)控制功能和包括MOSFET在內(nèi)的多達(dá)18個(gè)分立式元件。MCF8316A是無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，智能地提取電機(jī)參數(shù)；MCT8316A則是無(wú)傳感器梯形控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，無(wú)需微控制器接口，集成度高因此可簡(jiǎn)化系統(tǒng)。
據(jù)悉，MCF8316A包含了一項(xiàng)獲得專(zhuān)利的精密自動(dòng)死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償技術(shù)。該技術(shù)可以補(bǔ)償電流失真，大程度上優(yōu)化電機(jī)的聲學(xué)性能。MCT8316A則是通過(guò)不同的梯形控制技術(shù)來(lái)降低BLDC噪聲。
這兩款新產(chǎn)品集成了三個(gè)驅(qū)動(dòng)器和六個(gè)高側(cè)和低側(cè)MOSFET，每個(gè)均具有50mΩ的導(dǎo)通電阻。單芯高集成的優(yōu)勢(shì)從德州儀器先進(jìn)的BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)性能中可見(jiàn)一斑，兩款產(chǎn)品能夠在12V和24V系統(tǒng)中提供高達(dá)70W的功率和8A的峰值電流。高集成度的體現(xiàn)不只有這些，低壓降（LDO）穩(wěn)壓器、直流/直流降壓穩(wěn)壓器和電流檢測(cè)放大器等元件都集成在單芯中，省去了多達(dá)18個(gè)分立式元件。對(duì)于低壓節(jié)能型系統(tǒng)，這兩款產(chǎn)品應(yīng)該可以帶來(lái)理想的選擇。
使用集成了無(wú)傳感器控制功能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行實(shí)時(shí)控制時(shí)，電機(jī)中無(wú)需霍爾效應(yīng)傳感器，因此可以提高系統(tǒng)可靠性并降低系統(tǒng)總成本。單芯片全集成帶來(lái)的成本下降也是下游客戶(hù)看重的一點(diǎn)。
在BLDC電機(jī)控制算法上，也是一代代更新。隨著電機(jī)控制性能要求的逐年提升，BLDC控制算法也從方波控制轉(zhuǎn)型到有感SVPWM，然后到FOC。無(wú)感FOC控制算法目前已經(jīng)在各大廠商確立了主導(dǎo)地位，這主要還是因?yàn)镕OC能在大程度上實(shí)現(xiàn)高效率、低振動(dòng)、低噪音以及高響應(yīng)速度等電機(jī)控制目標(biāo)。
上述這兩款TI產(chǎn)品都是基于Field Oriented Control 的控制方式。這里我們視線轉(zhuǎn)回國(guó)內(nèi)，從國(guó)內(nèi)的BLDC控制芯片和方案上就可以看到，基本上所有國(guó)內(nèi)廠商都選擇了FOC來(lái)推。
峰岹科技推出的FU6832就是內(nèi)嵌無(wú)感FOC的高性能BLDC專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)MCU。其實(shí)這款也做了單芯全集成，內(nèi)部集成高速電機(jī)控制引擎、Predriver、LDO、運(yùn)放、比較器、高速ADC及高速乘除法器，可硬件自動(dòng)完成電機(jī)FOC/BLDC運(yùn)算控制。
FOC控制下的電機(jī)換向性能優(yōu)秀，再高轉(zhuǎn)速下正反轉(zhuǎn)切換可以做到十分順暢，同時(shí)FOC可以進(jìn)行電流（力矩）、速度、位置三個(gè)閉環(huán)控制。通過(guò)Clock調(diào)速和PWM調(diào)速，F(xiàn)OC控制下的BLDC震動(dòng)更低，噪音更小，響應(yīng)速度更快。
在無(wú)傳感器FOC算法中，由于集成了先進(jìn)控制技術(shù)，因此可以顯著加快電機(jī)調(diào)諧，例如，通過(guò)自行測(cè)量電機(jī)參數(shù)或自動(dòng)執(zhí)行控制環(huán)路的調(diào)諧等方式加快速度。
ChipON的KF32系列針對(duì)BLDC電機(jī)應(yīng)用也對(duì)FOC實(shí)現(xiàn)了相關(guān)的優(yōu)化。
KF32系列強(qiáng)大的內(nèi)核能在沒(méi)有任何硬件算法加速的情況下實(shí)現(xiàn)無(wú)感FOC下>240000RPM電轉(zhuǎn)速。
同時(shí)，使用KF32增強(qiáng)型ECCP輸出6路PWM，采樣電阻把電流信號(hào)轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，再通過(guò)KF32內(nèi)集成的運(yùn)放模塊差分運(yùn)放，用KF32的ADC模塊采樣信號(hào)大小，采樣值再經(jīng)過(guò)FOC算法去調(diào)整控制PWM輸出的占空比，使電機(jī)的運(yùn)行速度達(dá)到速度給定。
國(guó)內(nèi)還有不少芯片廠商推出了基于BLDC應(yīng)用的專(zhuān)用芯片，這里不一一列舉。
BLDC電機(jī)驅(qū)控芯片行業(yè)技術(shù)向單芯高集成和無(wú)感FOC控制的趨勢(shì)已經(jīng)很明朗，BLDC驅(qū)控芯片廠商如何在市場(chǎng)起量的契機(jī)下在高效率，低能耗，穩(wěn)定性上取得突破將會(huì)是贏得市場(chǎng)的關(guān)鍵。
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