打造全方位BLDC產(chǎn)品矩陣，中微半導(dǎo)如何為電機(jī)提供高效設(shè)計(jì)支持

智能家電、高速風(fēng)筒、空氣炸鍋、掃地機(jī)器人、電動(dòng)工具、新能源汽車應(yīng)用等諸多領(lǐng)域內(nèi)，BLDC電機(jī)正在逐步替代傳統(tǒng)電機(jī)。不同的應(yīng)用領(lǐng)域，多樣的終端需求正在推動(dòng)BLDC電機(jī)芯片市場(chǎng)迅速發(fā)展。

作為國(guó)內(nèi)深耕電機(jī)芯片的上市公司，中微半導(dǎo)對(duì)2024年BLDC市場(chǎng)有哪些見(jiàn)解，相關(guān)主控又會(huì)如何發(fā)展？電子發(fā)燒友網(wǎng)邀請(qǐng)到中微半導(dǎo)電機(jī)控制事業(yè)部總經(jīng)理肖英，對(duì)BLDC產(chǎn)業(yè)未來(lái)的增長(zhǎng)點(diǎn)以及中微半導(dǎo)BLDC相關(guān)芯片的進(jìn)展進(jìn)行了探討。

深耕BLDC電機(jī)芯片，打造全方位產(chǎn)品矩陣

種類繁多的電機(jī)，BLDC電機(jī)依靠其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)得以成為市場(chǎng)主流，展現(xiàn)出強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。肖總將BLDC電機(jī)總結(jié)為五方面，高效率和能量利用率、低噪音和低振動(dòng)、維護(hù)成本低、高速度范圍和精確控制以及環(huán)保和可持續(xù)性。

當(dāng)前不同終端市場(chǎng)需求的發(fā)展趨勢(shì)，不僅限于電機(jī)開(kāi)關(guān)或簡(jiǎn)單變檔的控制，還需要電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)高效率、低噪音、多功能的復(fù)雜控制任務(wù)，與BLDC電機(jī)的優(yōu)勢(shì)非常契合，可以說(shuō)BLDC電機(jī)正處于加速替代時(shí)期。

智能家電類應(yīng)用，如落地扇、高速風(fēng)筒、空氣炸鍋、掃地機(jī)器人等，是現(xiàn)在備受年輕家庭青睞的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，直流化程度也已經(jīng)很高。電動(dòng)工具類電剪刀、電鉆、電錘等應(yīng)用也進(jìn)行無(wú)刷化變革。新興行業(yè)如醫(yī)療、新能源、汽車應(yīng)用等，更是有很多BLDC電機(jī)用武之地。

肖總表示，“中微半導(dǎo)在BLDC電機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)已形成了深厚的技術(shù)積累，整體方案已覆蓋如風(fēng)機(jī)泵類、電動(dòng)工具、家庭及個(gè)人護(hù)理、騎行類、汽車應(yīng)用等領(lǐng)域，同時(shí)在單相風(fēng)機(jī)、智能辦公、變頻家電、工業(yè)風(fēng)機(jī)等市場(chǎng)，持續(xù)推陳出新，正在以全方位的產(chǎn)品矩陣，提供高效開(kāi)發(fā)與支持”。

在電機(jī)芯片集成化、高效化已成趨勢(shì)的當(dāng)下，終端市場(chǎng)肯定是傾向于芯片級(jí)的電機(jī)解決方案。高集成、高效率且能完成復(fù)雜控制任務(wù)的電機(jī)控制芯片，能幫助減少外圍器件，縮小PCB尺寸，獲得成本優(yōu)勢(shì)。

但終端客戶的需求不止如此，肖總說(shuō)到現(xiàn)在的客戶不僅希望芯片廠商提供高集成、高效率且能完成復(fù)雜控制任務(wù)的電機(jī)控制芯片，“同時(shí)也會(huì)期望我們基于MCU平臺(tái)，強(qiáng)化先進(jìn)算法、功率驅(qū)動(dòng)及電源芯片、模擬處理芯片等配套優(yōu)勢(shì)，降低系統(tǒng)復(fù)雜性協(xié)助快速開(kāi)發(fā)”。

在落地扇、電動(dòng)工具、水泵、吸塵器及新興汽車應(yīng)用等市場(chǎng)，集成化需求還在持續(xù)增長(zhǎng)，電子發(fā)燒友網(wǎng)也了解到，中微半導(dǎo)產(chǎn)品和方案搭配相適配的電機(jī)控制算法已協(xié)助眾多行業(yè)客戶實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制的成本下降及可靠性提升，以全方位的產(chǎn)品矩陣為BLDC電機(jī)提供高效地開(kāi)發(fā)與支持。

以需求為導(dǎo)向，電機(jī)芯片如何優(yōu)化？

眾所周知，BLDC電機(jī)對(duì)芯片的訴求，遠(yuǎn)不止限于集成性的提高，電機(jī)芯片應(yīng)該如何優(yōu)化迭代呢？

在中微半導(dǎo)的視角中，目前需求側(cè)伴隨物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的出現(xiàn)，小型化、智能化、無(wú)線化對(duì)電機(jī)MCU提出了更高的要求，芯片的設(shè)計(jì)除了電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的相應(yīng)區(qū)域外，還要集成更多的器件并實(shí)現(xiàn)更低的功耗，以滿足體積小、輕量化、智能化、穩(wěn)定可靠的開(kāi)發(fā)需求。

肖總介紹了中微半導(dǎo)高性價(jià)比CMS32M65芯片系列，該系列專為簡(jiǎn)化系統(tǒng)和降低系統(tǒng)成本而設(shè)計(jì)，集高性能與高集成于一身，適合對(duì)尺寸和成本敏感的智能家居、綠色騎行、白色家電、電動(dòng)工具及工業(yè)電機(jī)控制等緊湊級(jí)輕量型電機(jī)應(yīng)用。該系列是目前直流無(wú)刷電機(jī)領(lǐng)域最具性價(jià)比的產(chǎn)品之一。

在采訪中我們也了解到CMS32M65系列、CMS32M67系列芯片在低功耗控制方面做了很大的改善，一是采用低功耗的工藝，來(lái)降低內(nèi)核、模擬等部分的功耗；二是加入低功耗模式，通過(guò)集成LDO控制芯片供電的方式把休眠狀態(tài)下的功耗做到低至15uA；CMS32M 6534E以及CMS32M 6734E系列則是通過(guò)集成LDO控制芯片供電的方式可以做到零損耗；三是設(shè)計(jì)與功率器件更匹配的預(yù)驅(qū)，通過(guò)穩(wěn)定性和可靠性保護(hù)來(lái)降低功耗。需求端的訴求是電機(jī)芯片需要持續(xù)優(yōu)化的方向。

算法也是電機(jī)控制的核心環(huán)節(jié)，據(jù)了解中微半導(dǎo)目前整體的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)還是典型的采樣+濾波+位置估算+控制+調(diào)制的基本結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)階段電機(jī)項(xiàng)目需求對(duì)濾波要求不高，重點(diǎn)集中在觀測(cè)器、控制以及調(diào)制上。同時(shí)肖總也表示后續(xù)可預(yù)見(jiàn)電源項(xiàng)目對(duì)濾波算法的要求會(huì)逐漸增強(qiáng)，尤其高精度、高動(dòng)態(tài)的控制場(chǎng)景。

目前常用的各種算法和方法，中微半導(dǎo)都進(jìn)行過(guò)預(yù)研及基本工程驗(yàn)證，包括對(duì)控制精度等要求更高的場(chǎng)合如工業(yè)伺服也完成了初版的工程樣機(jī)，設(shè)計(jì)符合市場(chǎng)需求的電機(jī)產(chǎn)品是明確的目標(biāo)。

圍繞客戶需求的同時(shí)，在技術(shù)上適當(dāng)超前的布局也是很有必要的。肖總表示，中微半導(dǎo)會(huì)在硬件設(shè)計(jì)發(fā)揮MCU與SoC領(lǐng)先開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)，在軟件支持上也發(fā)揮芯片集成與算法整合的優(yōu)勢(shì)，持續(xù)創(chuàng)新攻克工程和技術(shù)難題。

寫在最后

作為國(guó)內(nèi)深耕電機(jī)芯片的上市公司，中微半導(dǎo)在BLDC電機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)已形成了深厚的技術(shù)積累，整體方案已覆蓋各類市場(chǎng)。對(duì)于2024年的布局，中微半導(dǎo)表示，今年我們會(huì)進(jìn)一步在騎行市場(chǎng)發(fā)力，繼續(xù)深耕風(fēng)機(jī)、水泵、工具、個(gè)人護(hù)理和吸塵器細(xì)分市場(chǎng)，同時(shí)積極布局工業(yè)散熱風(fēng)機(jī)和電源領(lǐng)域市場(chǎng)。

電源和電機(jī)聽(tīng)起來(lái)似乎是兩個(gè)不同領(lǐng)域，在采訪中對(duì)于電源市場(chǎng)肖總特意強(qiáng)調(diào)，“我本人具備電源多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，從技術(shù)角度看，電源和電機(jī)是緊密相連的兩個(gè)領(lǐng)域。隨著國(guó)家環(huán)保監(jiān)督措施越來(lái)越嚴(yán)格，市場(chǎng)對(duì)高效電機(jī)需求提升，客戶對(duì)效率的要求自然提高。在諸多應(yīng)用場(chǎng)景中我們同時(shí)也看到，電源的輸入端是交流電，經(jīng)過(guò)整流后給電機(jī)控制系統(tǒng)供電，基于對(duì)效率的要求越來(lái)越高，客戶整流側(cè)往往需要做單位功率因數(shù)校正以及諧波控制等工作，這對(duì)芯片的電源標(biāo)準(zhǔn)也提出了嚴(yán)苛要求”。在電源領(lǐng)域持續(xù)研發(fā)也將會(huì)助力電機(jī)向更高效進(jìn)一步突破。