电机控制在白色家电、工业控制以及汽车电子中的发展与动向

作者：王莹时间：2016-06-28来源：收藏

编者按：本文针对家电、工业以及汽车三大领域中的电机控制的发展趋势以及相关重要模块的发展趋势，邀请相关专业厂商做了专业的介绍，并就当下的发展趋势介绍了专业厂商的解决方案。

　　伺服系统中，功率模块前端需要有一个驱动器，ADI提供了针对此应用的ADuM4135，该产品隔离部分基于ADI的iCoupler磁隔离技术，能够为功率器件提供充分的保护，此外，其具有非常小的传输延时以及很高的可靠性。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201606/293248.htm

　　用于运动的位置控制步进电机

　　工业控制领域的趋势集中在符合安全法规和减轻对环境的影响方面。从电机控制的角度，提高能效和降低噪声是技术趋势。行业趋向采用单芯片方案，集成高技术32位处理器和用于驱动外部分立功率FET或电源模块的门极驱动器。在控制算法方面，矢量控制是一种趋势，矢量控制由采用精心编制的软件的处理器控制。

安森美半导体系统方案部大中华及亚太区域营销经理于辉

　　步进电机用于运动的位置控制是很有用的，且易于使用。安森美半导体是电机控制领域的关键供应商，公司新的步进电机控制技术为提高能效和降低噪声提供了新的方案。传统的步进电机电流控制模式是恒定的，而安森美半导体的高电源能效步进电机适当地调节电流，匹配电机的转子角度，无需任何软件和高技术处理器。LC898240是步进电机电流控制器，它与传统的步进电机驱动器协同工作。LV8702V包含驱动电源及电流控制器。

　　智能电机成为提高电机效率的需要

　　据统计，全球大约50%的电能都是被电机/马达消耗的，而数量巨大的家用电器及工业设备占比很大，如家电类的冰箱、空调、洗衣机、风扇、水泵等都需要电机提供动力，而工业设备中大量的步进马达，如打印机、复印机、雕刻机、纺织机等。如今，90%已经安装的电机无论需要与否，都连续不断地全速运作，有些电机驱动效率低下，发热严重，而有些使用机械系统调节输出，就像我们开车时，时而油门时而刹车调整车速一样，非常浪费。

　　单纯从民用角度讲，高效电机的发展趋势是发展智能马达，提高效率并减少不必要的输出。现代的家用电器，在满足使用需求的基础上，已经在非常努力地提高电机的效率，但是同样面临多重工况下无法兼顾效率的问题，同样需要智能电机驱动技术。工业设备中的智能电机驱动的推广，同样能大幅度提高电机的使用效率。

　　东芝电子的MCD产品，致力于满足客户需求，提供可靠高效的产品。针对提高电机效率，不断使用新技术满足客户需求。

　　1. INPAC 技术(智能相位控制技术)应用于直流无刷电机驱动，在不同速度下智能调节电机电流相位，提高电机在不同工况下的效率;

　　2.步进电机AGC技术，应用于步进电机驱动，能够智能检测步进电机负载的高低，在电机处于轻负载的情况下，智能降低电机电流及转矩输出，在保证电机正常工作的状态下降低功率。

汽车电子中的电机控制

　　高集成度将是主驱电机的发展趋势

　　未来高集成度将会成为所有主要器件的主流趋势。现阶段瑞萨已经将很多器件集成在一起，从MCU、IGBT、预驱动等主驱电机相关产品，瑞萨提供了全套的电机解决方案。例如：

　　1)MCU(RH850/C1X)集成了旋变解码器(RDC)以及硬件电流环算法(EMU)。同时又是锁步双核，可以满足ISO26262的ASIL-D标准的功能安全性要求。

　　2)IGBT，除了在电压上有多种选择外(650V/900V/1200V),自身晶圆(Die)还内置了温度传感器。从而可以更加精确地提供IGBT实时的温度信息。这在以前都是没有的。

　　3)预驱动，除了集成有为IGBT温度传感器所配置的A/D外，还把隔离功能进行了内置。

　　瑞萨电子的主驱电机控制目前面向市场的方案有两种，一个是体积为0.9L的电机控制器(Inverter)，风冷的机电一体化20KW方案，此方案对合作车厂技术能力要求较高，目前正与某日本车厂合作。另一种为更加成熟的方案，是体积在2.9L液冷的电机控制器(40~60KW)。与目前国内主流产品比较契合，已经开始与国内车厂进行产品研发。而0.9L和2.9L的控制器体积，将会大大提升产品在车内配置的灵活性。

磁性角位置传感器芯片将成为马达新的应用潮流

　　马达制造商正从昂贵的旋转变压器、光学编码器以及廉价的霍尔闩锁器转为使用磁性角位置传感器芯片。和磁性角位置传感器芯片相比，旋转变压器和光学编码器价格昂贵、耗电、笨重和占地面积大。此外，光学编码器不适合在恶劣的环境下运行并且容易受到污染。而艾迈斯半导体的磁性角度位置传感器在磁场噪声严重等其他恶劣环境下也能运作。同时，该芯片也基本可以免受环境的污染。

　　在电机换向反馈应用中，马达供应商正从离散的霍尔效应芯片转为使用磁性角度位置传感器芯片。向马达控制器提供电机换向反馈时，通常需要使用3~5个离散的霍尔效应芯片。虽然离散的霍尔效应传感器价格并不高，但芯片的数量加上需要的被动元件和相关导线大幅增加了整套马达解决方案的物料成本。除此以外，离散的霍尔效应芯片，当作为一个整体用于电机换向反馈时并不精确，影响了马达总体的效率和性能。与之相反的是只需一个磁性角度位置传感器芯片，便可提供高精确性的电机换向反馈，降低了系统成本同时实现更高性能和效率的马达。