電機控制的軟件模擬、芯片升級與自主研發

電子發燒友網報道（文/李誠）隨著我國工業4.0、裝備制造以及物聯網的發展，電機的應用場景逐漸豐富，在未來市場對電機的需求會也將會不斷擴大。目前，在電機應用中主要分為有刷直流電機（DC）和無刷直流電機（BLDC）兩種。BLDC電機以電子轉換器替代了機械換向器，憑借著良好的調速性能和更高的效率，逐漸取代了DC電機，并廣泛應用于電動工具、工業控制、機器人以及汽車領域。

隨著BLDC電機技術的發展，應用場景的增多，BLDC電機的發展趨勢也朝著小型化、低噪音、低功耗發展。低功耗的直流電機，對于小型手持設備以及一直存在續航里程焦慮的電動車來說尤為重要。11月17日，電子發燒友網舉辦了“2021電機控制先進技術研討會”，研討會上是徳科技、中微半導、峰岹科技、芯旺微分享了新的技術和解決方案，共同展望BLDC電機未來的發展。

是德科技：延長電池供電的BLDC續航能力的深層考慮

是德科技是一家專注于測量儀器、軟件開發的企業，主要為電動交通、5G、物聯網、智能互聯汽車等領域提供測試解決方案。是德科技高級應用工程師陳珍柱，在研討會中分享了“延長電池供電的BLDC續航能力的深層考慮”的主題，主要是圍繞電機與電池的測試展開的。

人工智能和工業4.0為電機行業帶來了新的發展機遇，也衍生出了很多使用電池的電機設備，使用電池作為電機的供能方式，不論是電動汽車，還是工業機器人，電池續航焦慮都是不可避免的問題。為提升電池供電設備的續航能力，是德科技在研討會上分享了一系列用于功耗、續航檢測的設備和軟件，方便開發工程師更深入地了解設備在實際使用過程中，電流、電壓隨時間變化而變化的值，從而進行更精準的產品優化，降低能耗，提高設備的續航能力。

是德科技的檢測設備和軟件，可分別對待電機設備和電池進行精確的評估，檢測范圍覆蓋了從幾微瓦到上百千瓦。通過BV9200E軟件可以同時控制4臺監測設備，可分別進入scope、Data logger、ARB、CCDF 4種工作狀態，當切換為示波器模式時，采樣精度達200KSa/s，據介紹，在示波器模式下，可無縫的檢測電機設備或電池在待機與工作狀態時，極為細微的瞬態電壓、電流變化，這是普通示波器無法達到的采樣精度。Data logger功能可對電機設備或電池進行長達1000小時的動態電壓、電流監測，能夠讓工程師更直觀地看到設備運行電流、電壓的變化，加速工程師對產品精準優化的進程，進而提升電池的續航能力。值得一提的是，BV9200E軟件可直接模擬電機設備和電池的工作情況，通過數據直觀地了解功耗特性和電池的續航能力，減少研發過程中的不確定性，縮短研發時間。

中微半導：高效能電機驅動及控制方案

中微半導是一家以MCU、SoC為產業核心的芯片設計企業，致力于提供風機、電動工具、白色家電等電控設備的一站式服務。中微半導產品經理劉洋，在研討會中為我們分享了“高效能電機驅動控制方案”的主題

在電機方面，中微半導的技術能力涵蓋了全品類的電機MCU、功率器件、電機控制的底層算法等。為快速注入市場，中微半導在重慶有著上百人的電機芯片研發團隊，能夠為客戶提供基于方波和正弦波的電機解決方案。其產品都具體較高的集成度，同時還會提供接近量產級別的Demo供客戶使用，不僅簡化了客戶的前期開發工作，還提升中微半導產品市場的覆蓋率。

在研討會上，據中微半導介紹，目前已推出多款應用于電機應用的MCU?；?051內核的CMS8M35XX系列和基于M0內核的CMS32M55XX系列主要針對風機、水泵和電動工具的解決方案。其中CMS32M55XX系列主要是應用于弦波類的解決方案中。同時，對CMS32M55XX系列芯片進行了升級，升級后的產品主要針對于白色家電和綠色出行領域。并且，在后期將會推出基于M7內核的芯片，主要應用于空調外機、工業電機控制等大功率電機中。

在疫情和車規芯片短缺的雙重壓力下，中微半導公開表示已經開始布局汽車領域，在后期將會陸續推出基于M4內核的車規級MCU，加速國產替代的進程。為提升客戶的體驗，中微半導的電機領域產品，以MCU為核心向電機驅動芯片、分立器件等方面均有不成層度的輻射，致力于打造一站式電機生態鏈服務。

峰岹科技：電機控制專用芯片技術特點和解決方案

峰岹科技是一家專注高性能電機驅動控制芯片設計及算法的研發。其中，電機芯片產品涵蓋了MCU、ASIC、驅動IC、功率器件、IPM。據峰岹科技應用部總監羅薛介紹，2016年峰岹科技以FU6831雙核MCU正式進入智能家電市場。峰岹科技靠著多年的技術沉淀，不斷探索電機領域更廣闊的應用市場，目前的商業布局正逐漸向工業4.0、人工智能、汽車電子、智慧物聯網等領域滲透。

隨著近年來電動汽車的快速普及，電動車市場巨大，峰岹科技也十分看好汽車領域的發展，提前部署了可應用與汽車領域的產品，在電機控制先進技術研討會中，據峰岹科技應用部總監羅薛介紹，今明兩年將會有6832和6866兩款MCU相繼通過AEC-Q100的車規級產品認證。

在專用芯片領域，從2015年至今，峰岹科技已將第一代雙核CPU更新至第五代，產品也呈高度集成化發展，現已推出FT8215 12V/2A專用芯片，這是一款全內置的無感FOC的解決方案，芯片內部集成了MCU、HVIC和MOS管，簡化了終端產品的元器件布局，縮小了空間對產品應用的局限性。同時，工作波形也相對的平滑，可同時滿足對振動、效率、體積要求較為嚴格的產品應用中。

在電機控制方面，峰岹科技推出了自主研發的AO自適應觀測器，與傳統的PLL觀測器和增強型滑膜觀測器相比，AO自適應觀測器的調試參數較少，僅需修改電阻和電感的參數即可完成調試工作，利用AO自適應觀測器不僅可以實現同一個程序啟動兼容各種不同類型的電機，而且能實現電機超低速不失步。

芯旺微：KF32在電機控制領域的應用

芯旺微AE沈毅帶來了“KF32在電機控制領域的應用”的主題分享。在一開始，沈毅提到理想的交流電壓與負載電流波形中電壓與電流，頻率相同，相位相同，且都是正弦波，但實際上并非如此。在實際的全橋整流后，有可能遇到，很短的時間，遇到很大的電流，電網受到沖擊；或者很長的時間，沒有電流，導致電網能量被浪費。芯旺微KF32A156可以實現主動PFC，解決以上問題。

為了實現未來多電機的控制，就需要更強大的性能，目前功夫KF32對FOC進行了大量的優化，其本身也擁有一顆強大的內核，可以在沒有任何硬件算法加速的情況下可以實現>240000RPM電轉速（無感FOC）。未來還可以配置強大的DSP、數學加速單元、FPU單精度浮點運算單元。針對1拖3的方案，功夫KF32也進行了相應的優化，通過主動PFC能夠有效提升有功功率。

沈毅提到，目前功夫KF32產品線中，已經擁有超低功耗32位MCU，通用高性能32位MCU，高性能低功耗32位MCU以及車用級MCU。未來還制作KF32D系列，加入DSP等器件，以及汽車級KF32DA系列產品。

在資源與生態上，芯旺微還可以為客戶提供免費的軟件授權，以及豐富的調試工具與編譯器，幫助客戶更好的使用KF32系列產品。沈毅表示，KF32系列產品已經應用在風機、水泵、輪轂電機、吸塵器電機等實際案例當中，受到了客戶的廣泛認可，也希望能夠繼續為客戶帶來更高性能的MCU產品。