2024年7月8日,由探索科技(Techsugar)和慕尼黑上海电子展主办的2024国际电机驱动与控制技术论坛在慕尼黑上海电子展期间顺利举办。此次论坛云集了国内外一众厂商,如复旦微电子、英飞凌、灵动微电子等。与会的演讲嘉宾也分享了他们对电机驱动与控制技术等方面的看法,以及他们公司各自领先的产品和技术。
复旦微电子:专注四大领域电机控制应用
目前,电机的应用场景变得越来越广泛。作为一家从事超大规模集成电路设计、开发和测试,并为客户提供系统解决方案的公司,上海复旦微电子MCU产品在电机控制应用领域也非常广泛,目前只要集中于四大领域,分别为家电、汽车、工业以及医疗。
在家电领域,复旦微的电机应用方案主要应用于电冰箱中的变频压缩机、空调内机、洗衣机以及油烟机等场景。
在汽车电机上的应用方案,复旦微的MCU主要应用于直流有刷、BLDC、永磁同步等电机类型。应用较为广泛的是直流有刷和直流无刷电机,据复旦微电力电子与MCU事业部电机算法总工朱思鹏介绍,特别是针对直流无刷电机,复旦微具有丰富的经过大量量产产品验证的系统方案,另外还具有多样的适应不同应用需求的控制算法,包括有感方波、有感FOC以及多种无感控制算法方案。
复旦微电力电子与MCU事业部电机算法总工朱思鹏
在汽车中的应用场景主要有车内翻转屏(有感FOC控制)、座椅通风(无感FOC控制)、电动车窗(BDC控制)、散热风扇、车载冰压机/空压机(单电阻无感FOC控制)以及柴油机尿素泵(单电阻无感FOC)等。
而复旦微电机控制方案在工业领域的应用场景则更为广泛,如电动轮椅、水泥搅拌器、真空泵、线性驱动器以及电梯门机等等。
朱思鹏表示:“复旦微的电机产品种类丰富,可以满足不同需求应用,从超低功耗设计、到功耗与性能平衡的产品,再到具备高性能的产品,一应俱全。”此外,复旦微也可以为客户提供一站式的电机控制应用解决方案,以及软硬件开发工具,帮助客户解决开发的难点,加快他们的产品上市时间。
英飞凌:IGBT7满足高功率密度系统驱动需求
目前,许多系统的功率密度越来越高,体积也更加紧凑,但同时系统成本却越来越低。这些系统的驱动电路也越来越向简单化、智能化和数字化的方向发展。那要怎样实现呢?英飞凌高级总监陈立烽表示:“新一代的IGBT7单管和模块就是很好的选择,它简化了辅助电源设计,并采用Pressfit压接技术和表贴的器件,可以很好地降低生产安装及维护成本。”
英飞凌高级总监陈立烽
那如何通过采用IGBT7实现最高功率密度呢?据陈立烽介绍,主要抓住以下三点:一是充分利用IGBT7的超低导通损耗;二是利用过载时IGBT7的运行结温Tvj,op可达175°C的特点;三是Easy/Econo IGBT7支持0V的驱动电压,1200V IGBT4需要负压驱动电源设计以防止寄生导通,而1200V IGBT7 通过优化输入电容可以在0V驱动时防止寄生导通。
另外,传统的驱动电路和驱动电源的设计采用“加强绝缘的驱动IC+正负压的驱动电源”,如果想要提高功率密度和降低成本,则需要进一步地更改系统设计。而基于IGBT7的驱动设计,则简化了变频器的功率电源设计,一组15V电源支持三相桥驱动,从而降低了系统成本。英飞凌提供的1200V紧凑的功能绝缘的磁隔离驱动IC,就可以完美支持此类设计。
瑞萨:完善的电机MCU及解决方案赋能高效电机控制
众所周知,瑞萨是MCU市场的领先供应商之一。而它在电机MCU这块也具有完善的产品和解决方案,涵盖从低端到高端,从私有内核到ARM内核以及目前也很火的RISC-V。
在此次电机论坛上,瑞萨嵌入式处理器事业部高级经理刘涛介绍了多款瑞萨的MCU产品,其中,RX26T产品是一款具有120MHz RXV3内核,双电机驱动,并配备了硬件加速单元的产品。高性能的RXv3内核使其在5V同等级产品中能够提供最佳性能,有助于提高系统性能、功能和响应能力。另外,它还具备120MHz零等待高速闪存,各种条件下CPU性能都能保持稳定。
瑞萨嵌入式处理器事业部高级经理刘涛
刘涛表示:“RX26T非常适用于1-2台电机+PFC的应用,如家电(空调ODU/IDU、洗衣烘干机、吸尘器等)、IA(交流驱动器、HVAC、机器人等)。可以说,它是专为电机应用而生的。”
除了具有出色的电机产品外,瑞萨还提供丰富的电机控制评估套件,如BLDC电机控制评估套件、带旋转变压器电机评估套件以及电机调试通信板等。还有电机控制开发支持工具,它具有分析仪、调谐器等功能,简易的GUI,仪表和波形显示让工程师可以一目了然地确认电机运行状态,简化调试。
总之,刘涛表示:“瑞萨致力于通过丰富的MCU产品线,加上全面的方案支持,来推动高能效电机应用,助力绿色环保的社会建设。”
灵动:专注高集成性电机MCU
相较于前面几家公司,成立于2011年的灵动微电子虽然算是比较年轻的,但它在MCU领域所取得的成绩已是不俗。灵动目前在国内32位通用MCU公司中位居前列,它的MCU产品也广泛应用于包括智能工业、汽车电子、智慧家电以及物联网等领域。
灵动微电子电机事业部产品总监胡力兴表示:“我们通过自建MCU生态体系,为客户提供从芯片硬件到软件算法、从参考方案到系统设计的全方位支持。”
灵动微电子电机事业部产品总监胡力兴
针对电机领域的解决方案,灵动也提供了可以满足不同应用需求的解决方案。一是灵动的All in one解决方案,它集成了MOSFET、LDO、电阻网络、运放,系统外部只需要一些电阻电容,非常适用于冰箱风扇、小风机、小水泵等应用。
灵动的高集成解决方案则集成了高压预驱、LDO、自举二极管、运放以及比较器,适用于DC供电的水泵、风机方案,以及空气净化器、吸尘器、电扇、吊扇、洗衣机水泵、碗机水泵和洗地机等应用。
另外,灵动还提供电机专用MCU产品,它们针对电机控制设计,提供多方案和多封装的选择,并具备转子位置侦测、闭环启动、顺逆风接转、霍尔相位自学习自校准、前馈震动抑制等功能,可实现更高的灵活度。
写在最后
近年来,电机产品的发展趋势和应用领域展现出了多元化、智能化、节能高效以及小型化的显著特点。电机产品的应用也越来越广泛,从传统的家电、工业,再到汽车、物联网等领域,而这些领域对于电机产品和解决方案的需求也不尽相同。各大厂商也在电机市场竞相追逐,不断推出符合市场和应用需求的产品和方案,可以说电机市场呈现出了百花齐放的局面。
END