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FOC已成标配,竞争激烈的国产BLDC芯片

目前不管是工业自动化领域,还是汽车领域,抑或是生活家电领域,各个终端市场对BLDC电机控制性能提出了更高的要求。它们不仅需要电机能够做到高效率和多功能控制,还需要电机在追求高转速的同时实现低噪音低振动的控制效果。与日俱增的高标准性能要求下,越来越多的高性能BLDC电机驱动控制芯片在市场高需求和性能高标准两大机遇下涌现。
在之前讨论BDC电机的文章中已经指出,虽然BLDC电机不是成本敏感下的唯一选择,但BLDC电机肯定是使用寿命最长的电机。长期来看,BLDC控制器的使用寿命平均比标准DC电机长5倍。同时,BLDC电机系统能在较长的使用寿命内保持相对稳定的性能。从整个项目生命周期的长远角度来看,BLDC应该是目前最具成本效益的一种选择。
目前国内很多厂商都相继推出了BLDC电机驱动芯片及解决方案,在性能上较之国际厂商的驱动芯片也不落下风,并且性价比更高,在技术支持上国内厂商也能及时给予客户更多的支持。纵观国内BLDC芯片市场,FOC几乎已成为标配,各家都在应用了FOC的基础上集成更多的外设配置以此来获得更大的竞争力。

峰岹科技BLDC驱控芯片

峰岹科技一直专注于高性能电机驱动控制芯片设计及核心应用控制算法研发。峰岹科技的驱控芯片被广泛用于工业设备、运动控制、电动工具等各类应用场景中。旗下的驱动控制系列芯片已经基本实现高稳定性、小封装、低功耗、低成本和高集成度。
针对对噪音、寿命、效率有高要求的场合,峰岹科技的三相静音ASIC系列表现抢眼。这个系列里结合行业无感FOC趋势的有三相全内置无感FOC的FT8213(12V 1A),三相全内置无感FOC的FT8215(12V 1.8A)以及三相内置驱动无感FOC的FT8102。
FT8215作为一款三相、无传感器FOC控制直流无刷马达驱动IC,内置了驱动MOS。该芯片高度集成了电机控制所需部件,外围元器件大幅少。
FOC已成标配,竞争激烈的国产BLDC芯片
(电机驱控IC,峰岹科技)
FT8215内置EEPROM,可配置客户电机参数、启动和调速方式。调速接口可选择PWM、模拟输入、I2C调节电机转速,集成转速指示功能,通过FG引脚或I2C接口实时读取电机转速。速度控制方式可选择恒转速、恒电流和开环控制,具有电机转速指示功能,集成过流、欠压、过温、堵转等多种保护模式,睡眠电流40uA,驱动电流2A。
FOC控制下的电机换向性能在最高转速下正反转切换可以做到十分顺畅,通过Clock调速和PWM调速,FOC控制下的BLDC震动更低,噪音更小,响应速度更快。
在封装上该系列采用了QFN24,具有良好的电和热性能,同时体积小、重量轻,唯一的不足是返修的难度会稍大。

ChipON KF系列BLDC驱控芯片

ChipON的KF32系列针对BLDC电机应用也进行了FOC优化并已经在实际应用上印证了其性能。
目前ChipON有三款专门专门应用于BLDC的驱控MCU,分别是KF32A141、KF32F341、KF32A151。
FOC已成标配,竞争激烈的国产BLDC芯片
(KF32A141 MCU,ChipON)
KF32A141系列是基于KF32内核架构开发的车规级32位单片机。KF32A141最高主频为48Mhz;Flash可达128KB;其拥有丰富的外设资源,包括CAN2.0/ADC/DAC/AMP/PWM/ECCP等资源。
KF32A141的ECCP输出6路PWM,采样电阻把电流信号转为电压信号,再通过片内集成的运放模块差分运放,采样值再经过FOC算法去调整控制PWM输出的占空比,使电机的运行速度达到速度给定。ECCP模块下的PWM有多种模式可以选择,同时支持PWM信号边沿对齐和中心对齐两种对齐方式。在每个通道上,KF32A141都设置了独立的死区定时器方便进行死区控制。
ChipON依靠其强大的内核在BLDC电极上的应用显得得心应手,在没有没有任何硬件算法加速的情况下无感FOC可以实现大于240000RPM电转速。

灵动微电子BLDC驱控芯片

灵动微电子MM32SPIN360C是使用高性能的 Arm Cortex-M0 为内核的32位微控制器,最高工作频率可达96MHz。它还集成了运放,比较器等外设。除此以外,灵动还有更高集成度的MM32SPIN422C,它内置6个N通道的MOSFET,5V 的LDO,支持12V的系统,都是电机芯片里集成度非常不错的产品。
FOC已成标配,竞争激烈的国产BLDC芯片
(MM32 MCU,灵动微电子)
MM32SPIN360C针对BLDC电机应用内置了3个运放,3个比较器,并使用了主流的FOC。内置了三组具有自举二极管的N通道半桥栅极驱动器,最高可以支持80V电压。MM32SPIN360C一个最明显的特点就是外设配置及其丰富,2个12位的ADC、2个比较器、3个运算放大器、2个16位高级定时器,不止有这些,还包含了标准的通信接口1个I2C接口,1个SPI 接口和2个UART接口。这些丰富的外设接口,让MM32SPIN360C成为了在BLDC电机领域相当火热的一款驱控芯片。

小结

BLDC电机越来越多地应用于以前由传统电机主导的应用。虽然比后者更昂贵,但这种前期费用可以抵消较低的维护成本和BLDC电机的较长寿命。在FOC几乎已经成了各国内厂商标配的形势下,高集成度和更多的外设配置也成为了各厂商间竞争的重点。

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