電子發燒友網報道（文/梁浩斌、李彎彎、劉靜）近年來，隨著電動設備對于性能、能源效率的要求提高，BLDC電機的應用愈加廣泛。除了一些比如高速吹風機、手持吸塵器等品類終端市場的爆發，對BLDC電機產生新的需求之外，以前一些使用有刷電機的地方也在開始替換成BLDC電機，比如電動工具、空調、洗衣機等應用。根據Grand View Research的統計，2021年BLDC的市場規模是179億美元，預計2025年的市場規模可達223億美元，年復合增長率為5.7%。


緊跟著行業的發展勢頭，為了幫助工程師提升工作技能，提供一個資訊和交流平臺，2023年3月30日，由電子發燒友網主辦的2023無刷直流電機控制技術研討會在深圳益田威斯汀酒店成功舉辦。本次會議，瑞薩電子、雅特力、中微半導、凌鷗創芯、Qorvo、兆威機電、領芯微、華羿微電、泰芯半導體、琪埔微半導體等國內外知名企業的專家和領導帶來了電機控制領域最新的技術分享。
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兆威機電：嵌入式馬達開發思維在馬達控制領域中的運用
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“嵌入式模型在馬達控制系統中的應用，此前有幾個痛點，一是如何解決不同的工程師之間的能力差，讓不同水平的工程師都能快速上手；第二是如何系統性進行經驗總結；第三是如何總結，才能讓工程師聚焦在精品產品上，做更有創意的產品。”

兆威機電控制BU總負責人 陳毅東

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兆威機電控制BU總負責人陳毅東在分享之前，談到了他們作為to B廠商所觀察到的一些應用痛點，所以，這次他帶來的分享主題為“嵌入式馬達開發思維在馬達控制領域中的運用”。
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首先是嵌入式軟件開發，陳毅東表示，嵌入式軟件開發的目標主要是三點：代碼重用、可擴展性強、維護簡單。而在開發的流程中，第一階段需要將客戶的需求轉化成具體功能實現，進行模塊化設計；第二階段是驗證階段，將設計的系統進行多層面測試，最終達到客戶需求的驗收標準。
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另一方面，軟件需要標準化設計，由于開發思路不統一、生產周期的不餓預測性、成本把控、維護復雜性、開發過程中反復試錯等問題存在，所以標準化設計有助于提高設計中軟件的成功率，加強質量個產品的競爭力。
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陳毅東還詳細介紹了軟件標準化的設計中，統一編程規范、軟件模塊化設計、電機控制的五層設計等的關鍵思路，并以電動隔斷門的實例來進一步分析具體案例的運用。
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領芯微：高效智能化的電機控制，基于LCM32的實現方案
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在本次會議上，領芯微電機研發部副經理潘勇帶來了《高效智能化的電機控制，基于領芯微LCM32的實現方案》的主題演講。領芯微成立于2016年4月，團隊成員擁有豐富的自主開發8位以及32位CPU、DSP核開發經驗，目前已經成功開發和運營了多款面向不同應用領域的MCU以及專用芯片。
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圖：領芯微電機研發部副經理潘勇

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潘勇表示，公司的產品覆蓋消費類、工業類、車規類等應用領域。比如：8位通用微控制器LCM08F18系列，在電動工具領域出貨量很大；32位通用微控制器LCM32F037系列，主要應用于水泵、風機等領域；LCM32F039系列，主要面向兩輪車市場；LCM32F431系列，應用于家電、汽車電子等高端市場。
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另外公司的車規平臺在今年4月將完成車規認證，包括LCM32A037系列MCU/LCA037系列SOC。還有面向電機控制等應用領城的高性能處理器，32位內核的LCP037B*32系列，該系列產品同時集成了三相半橋極驅動棲塊，可直接驅動6個N型MOSFET。
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在無刷直流電機（BLDC）方案方面。BLDC有感方案：電壓范圍12VDC~310VDC；三霍爾捕獲輸入；三霍爾位置校準方法；缺相檢測和缺相運行；功率、轉速、電流閉環控制。適用于頸膜槍、電動工具領域。BLDC無感控制方案：電壓范圍12VDC~310VDC；三電壓采樣輸入；內部自構中性點Hall Mid；軟件判斷過零；靈活設置換相點等。
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潘勇強調，公司的電機控制核心技術體現在幾個方面，一是自研高性能位置觀測器，速度控制范圍寬，高速數字延時補償，低速范圍觀測器穩定運行，觀測器閉環直接啟動，啟動扭矩大等；二是高精度、高性價比電流/電壓采樣與保護，內部集成度高，包括ADC、比較器、OPA、DAC等，可以降低FOC電流采樣成本，可實現兩相下橋臂、一路母線電流檢測，僅使用6顆電阻、3顆電容作為濾波用；三是PMSM/BLDC帶速重投，快速帶速重投切入，無電流、轉速等波動，保護功率器件，防止過流等。
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華羿微：推敲電機驅動最適合的功率器件和方案
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在本次會議上，華羿微產品技術總監劉義芳帶來了《推敲電機驅動最適合的功率器件和方案》的主題演講。華羿微成立于2017年6月28日，是華天電子集團旗下專業從事半導體功率器件研發設計、封測和銷售的高新技術企業。
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圖：華羿微產品技術總監劉義芳

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華羿微通過自主創新、技術積累和市場拓展，已經形成以領先晶圓研發設計和一流封測工藝為核心競爭力的業務體系。自研產品以20V—150V的中低壓MOSFET為主，已量產的產品達到400余種，廣泛應用于電動車、汽車電子、5G基站、電動工具、儲能、消費電子等領域，特別是在電機驅動、電池儲能領域擁有較高的市場占有率。
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在會上，劉義芳對電機分類、電機驅動方式、電機及驅動趨勢、器件可靠性等進行了詳細介紹。他表示，在器件參數方面有很多需要注意的方面，比如，BVDSS，負溫度系數，高溫耐壓下降；SOA，規格書上的參考意義不大等。
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劉義芳還詳細介紹了公司的SIP方案，他表示，產品按照車載等級設計，可做有刷直流電機單極和雙極模式控制；無刷直流電機的方波、FOC驅動控制。適用于如風扇、風機、手持云臺、吸塵器、掃地機、除螨儀、呼吸機、無人機以及汽車空調吹風、雨刮器、車窗、油泵等電機控制。
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SIP方案的特點包括：1、集成度高，集成了LDO、MCU、Driver和MOSFET；2、工程師易開發，集成硬件電機引擎，無需復雜電機算法，縮短產品上市周期；3、客戶產品易平臺化，100W以下驅動方案，只需調整幾個電機參數；4、提高系統可靠性，單器件方案，達到車載品可靠登記；5、優化系統成本，減少PCB面積成本及外圍元件成本；6、EMI性能，縮短功率部分走線，減少雜散及寄生電感。
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泰芯半導體MCU在電機領域的應用
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珠海泰芯半導體市場總監李少輝在大會上帶來了關于“泰芯MCU在電機領域的應用”精彩分享。泰芯半導體從2019年推出第一顆直流無刷電機專用MCU芯片TXM2000系列產品之后，如今已經形成較為豐富的產品家族。成立僅6個年頭的泰芯半導體，已斬獲133項專利技術。

珠海泰芯半導體市場總監 李少輝

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李少輝在BLDC大會上，詳細介紹了已量產的產品線WiFi HalowTMSOC、WiFi/藍牙雙模SOC芯片、MCU系列芯片，并相應講解了各大產品線的型號、芯片特點以及應用領域。
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其中MCU系列產品包括通用MCU、電機驅動MCU、觸控MCU、無線MCU、充電MCU。根據李少輝的介紹，泰芯在電機領域應用的MCU產品，可以支持有感方波、弦波、FOC、無感方波，通過自研的上位機，還可以實時觀測8個變量曲線，方便調節參數和查問題。
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李少輝重點介紹了泰芯半導體TX8M2010、TX8M1261、TX8M226X、TX32M230X四款電機驅動MCU產品。其中資源稍微更多一些的是TX8M1261芯片，李少輝表示這顆芯片把不需要的資源砍掉了，盡可能做到充分利用，可以支持有感方波/無感方波，內置2個多個功能比較器、2個運算放大器，內置1個12位500kSPS的SAR ADC，內置1個SPI、1個IIC和2個UART接口，并支持多種低功耗模式，最低功耗為5uA，最高轉速50萬轉。目前該芯片已經批量應用于筋膜槍、電動工具、按摩器等。
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值得一提的是，成立之初，泰芯半導體還做了一個比較特殊的WiFi芯片，即為WiFi HalowTM ，該芯片具有低功耗、遠距離、超強穿透力等優勢。主要銷往歐美、日韓等地區，重點應用在嬰兒監視器、低功耗可視門鈴、農業物聯網、NVR安防套裝、低功耗電池IPC、遠距離無線網橋等。
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去年1月，泰芯半導體再度率先推出TXW80X系列802.11b/g/n WiFi芯片，同年4月其又推出三到四顆TX8C12/22/32系列通用/電機/觸摸MCU芯片。
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CHIPWAYS BLDC電機控制IC及驅動方案?
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上海琪埔維半導體華南區技術主管John Zhang在大會上帶來了關于“CHIPWAYS BLDC電機控制IC及驅動方案”的主題分享。琪埔維半導體是一家深度聚焦汽車芯片研發及設計的公司，主要產品涵蓋MCU、BMS AFE芯片及數字隔離芯片、傳感器、通信芯片等。

上海琪埔維半導體華南區技術主管John Zhang

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作為國內較早布局車規芯片研發的企業之一，琪埔維2016年成功量產符合AEC-Q100車規標準的傳感器芯片，2018年又成功量產車規級集成CAN FD的MCU芯片，去年推出ASIL-D車規級BMS電池組監控芯片。John Zhang在會議上透露，“2023年公司將重磅推出車規級數模混合電機驅動芯片”。
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琪埔維雖然進入電機領域的時間較晚，但據John Zhang的介紹，其在上海和蘇州的研發人員已經超過100多名，并且前身大都是來自恩智浦、瑞薩電子等國際知名集成電路企業的技術人才，我們在國內打造了第一條車規封裝線，從源頭到設計再到生產始終堅持自主可控。
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在會議上，John Zhang重點介紹了XL660x系列芯片。該芯片同時滿足AEC-Q100和ISO26262 ASIL功能安全標準的高性能汽車級微控制器芯片，它基于32位ARM Cortex-M3內核，兼低功耗和高性能，多配置可選Flash和RAM。產品主要應用在BCM車身控制、電機控制、電動尾門、車門控制、防夾車窗/天窗、電動座椅、空調/空氣質量、中控儀表、車燈控制等，可以在-40℃~125℃環境下工作。
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John Zhang表示，琪埔維可以提供完整的解決方案，公司對實際功能組件也做了區分，使用起來調試非常方便。車規產品要做到量產，芯片底層的驅動和框架也要滿足安全的要求。
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消費市場低迷，但BLDC電機仍有翻倍成長的應用領域
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談到今年的電子應用市場，相信大家應該有體會，今年的市場并沒有大家希望的那么好，不少應用行業還有砍單的現象發生，特別是消費類電子市場，砍單的現象不少，但有沒有今年會表現比較好的市場呢？其實有的，BLDC電機的有些領域今年會有不錯的表現，比如汽車、電動兩輪車、高速風筒等應用市場。特別是高速風筒市場今年應該會有翻倍表現。

電子發燒友行業分析師 程文智

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高速風筒方面，目前出貨量還不錯的廠商，有徠芬、追覓、素士、直白、康夫等。今年很多傳統的家電廠商比如美的、飛騰、飛科等等也加入到了競爭之列。根據我們的了解，現在大概有50多個品牌在做高速風筒產品。
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國內的這些品牌大都采用的是國內的芯片廠商的方案。目前高速風筒基本都采用了BLDC電機，根據我們的統計，去年的高速風筒出貨量大概在800萬臺左右，從今年的年初以來的市場出貨情況來看，今年的總出貨量有望突破2000萬臺。
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電子發燒友行業分析師程文智表示，雖然市場出貨量上升很快，但價格也卷得很厲害，去年的時候，控制板可能還在30元以上，據說現在每個月都會降價1塊錢，方案價格卷得很厲害。
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還有，今年國內兩輪車的增速超過了市場的預期，預計今年的銷量大概有5000萬輛左右。加上存量的維修市場，這個數字會更高。除了國內市場，東南亞市場也是未來的發展方向之一。前幾年由于疫情的擾動，國內兩輪車企業，出海計劃放緩，但現在疫情放開后，東南亞兩輪車和摩托車的電動化有望在未來幾年加速。預計東南亞市場也會有大概2000萬左右的量級。
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汽車一直也是電機用量比較大的領域，現在BLDC電機在汽車中的滲透率也在不斷提升。
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當然，除了這些應用，還有洗地機、割草機、水下機器人、自動售貨機，機器人等有些新型比較有潛力的市場值得大家關注。
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