2021年4月28日,由全球?qū)I(yè)的電子科技媒體<電子發(fā)燒友>主辦的“2021無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)研討會(huì)”在深圳隆重舉辦,本次會(huì)議邀請(qǐng)到靈動(dòng)微電子、Keysight、ST、國(guó)民技術(shù)、航順芯片、極海半導(dǎo)體、芯旺微、兆易創(chuàng)新、峰岹科技、泰芯半導(dǎo)體、Qorvo等國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀企業(yè)的專(zhuān)家做精彩分享。
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當(dāng)前,BLDC創(chuàng)新應(yīng)用快速發(fā)展,新品爆品層出不窮。電子發(fā)燒友總經(jīng)理張迎輝表示,本次大會(huì)除了邀請(qǐng)ST、Qorvo等國(guó)際廠商之外,還特別邀請(qǐng)了眾多優(yōu)秀的國(guó)產(chǎn)芯片原廠。由于疫情的影響,國(guó)際原廠在安排人手異地出差時(shí)有所顧慮。同時(shí)眾多國(guó)產(chǎn)相關(guān)的芯片企業(yè),最近幾年均以BLDC技術(shù)和應(yīng)用為重要市場(chǎng)突破口,謀求快速發(fā)展。
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隨著國(guó)產(chǎn)IC在BLDC技術(shù)上的產(chǎn)品線更加豐富,更加有針對(duì)性地為國(guó)內(nèi)市場(chǎng)做定制化開(kāi)發(fā),技術(shù)研發(fā)與支持人員越來(lái)越強(qiáng)大,對(duì)于將來(lái)拿下更多的市場(chǎng)份額,都有著強(qiáng)大的信心。國(guó)產(chǎn)廠商的強(qiáng)勢(shì)突起,得益于貼近市場(chǎng)的快速響應(yīng)以及中國(guó)芯片生產(chǎn)制造能力,尤其是在55nm成熟工藝上的供貨能力。
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圖:電子發(fā)燒友總經(jīng)理張迎輝
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那么,國(guó)產(chǎn)芯片在2021年會(huì)迎來(lái)BLDC市場(chǎng)的一個(gè)怎樣的變化?國(guó)際廠商又會(huì)有哪些更新的技術(shù)來(lái)服務(wù)中國(guó)市場(chǎng)的核心客戶?在今天的BLDC大會(huì)上,眾多國(guó)內(nèi)外芯片廠商同臺(tái)獻(xiàn)技,給在大家?guī)?lái)非常多的干貨分享。
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靈動(dòng)微電子:基于MM32 MindSPIN平臺(tái) 十五萬(wàn)轉(zhuǎn)高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案介紹
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靈動(dòng)微電子是中國(guó)本土領(lǐng)先的32位MCU產(chǎn)品及解決方案供應(yīng)商,在全球5個(gè)城市設(shè)有分支機(jī)構(gòu),并在日韓、東南亞、歐洲及北美開(kāi)展業(yè)務(wù),更好的利用全球技術(shù)及人力資源,完善產(chǎn)品研發(fā),為客戶提供銷(xiāo)售和技術(shù)支持服務(wù)。
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在本次大會(huì)上,靈動(dòng)微電子技術(shù)經(jīng)理朱川鄰帶來(lái)了《基于MM32 MindSPIN平臺(tái) 十五萬(wàn)轉(zhuǎn)高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案介紹》的分享。靈動(dòng)微電子在產(chǎn)品能力布局方面,秉持品質(zhì)可靠性、自主創(chuàng)新、軟件生態(tài)、持續(xù)供貨的理念,在核心技術(shù)方面,堅(jiān)持安全、可靠、開(kāi)放、能效等原則。
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圖:靈動(dòng)微電子技術(shù)經(jīng)理朱川鄰
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靈動(dòng)微電子的MM32 MCU產(chǎn)品家族包括通用高性能微控制器MM32 F系列、低功耗高安全微控制器MM32 L系列、電機(jī)和電源專(zhuān)用微控制器MM32 SPIN系列以及無(wú)線互聯(lián)微控制器MM32 W系列。
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該公司產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域涉及醫(yī)療健康、智慧家電、物聯(lián)網(wǎng)、個(gè)人設(shè)備、手機(jī)與電腦、通信基建、汽車(chē)電子以及智能工業(yè)。朱川鄰強(qiáng)調(diào),目前公司的MM32產(chǎn)品在汽車(chē)的后裝市場(chǎng)已經(jīng)有很大的出貨量,國(guó)內(nèi)最大的筋膜槍廠商也在采用公司的芯片方案。
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今年靈動(dòng)微電子將會(huì)推出多款新品,包括通用系列的產(chǎn)品F3270、F0270、F0040、F0140、F5270;低功耗系列產(chǎn)品L0130和L0020,功耗將會(huì)比之前該系列的產(chǎn)品更低;無(wú)線系列產(chǎn)品W0130、W3270、W0270;電機(jī)系列產(chǎn)品SPIN0280、SPIN3270、SPIN180C、SPIN380C。
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靈動(dòng)微電子的電機(jī)MCU方案在智慧出行、家用電器等多個(gè)領(lǐng)域被應(yīng)用,朱川鄰介紹,目前公司的完整方案在智慧出行中已經(jīng)有不少客戶在使用,比如被用在2輪/3輪電動(dòng)自行車(chē),平衡車(chē)/滑輪車(chē)上,家電中的冰箱壓縮機(jī)、室內(nèi)空調(diào)風(fēng)機(jī)等產(chǎn)品也有客戶在用公司的方案。
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Keysight:電池模擬器優(yōu)化電池供電BLDC的續(xù)航
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Keysight是全球領(lǐng)先的電子測(cè)量公司,該公司通用的電源產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理饒騫在本次大會(huì)上帶來(lái)了《電池模擬器優(yōu)化電池供電BLDC的續(xù)航》的精彩分享。當(dāng)前,在人工智能和工業(yè)4.0的驅(qū)動(dòng)下,電池供電下電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品普遍存在續(xù)航的焦慮,比如無(wú)人機(jī)、智能配送車(chē)等。
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圖:Keysight電源產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理饒騫
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那么電池供電設(shè)備的功耗共性和測(cè)試挑戰(zhàn)如何,據(jù)饒騫介紹,功耗特性方面,從時(shí)間角度來(lái)看,電流轉(zhuǎn)換速度快,需要更快的采樣率;應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜,需要長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量。從幅度角度來(lái)看,休眠電流小,在uA-mA 級(jí);工作電流大,mA、A甚至數(shù)百A,需要極高的動(dòng)態(tài)電流測(cè)量能力(A/D垂直分辨率)。
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這對(duì)測(cè)試手段的挑戰(zhàn)體現(xiàn)在幾個(gè)方面:一是高采樣率、高分辨率、即可以捕獲瞬態(tài),也可以長(zhǎng)時(shí)間記錄;二是電流測(cè)量必須是高動(dòng)態(tài)范圍、高靈敏度和無(wú)壓降;三是對(duì)海量數(shù)據(jù)的優(yōu)化處理和分析能力。
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而這就可以采用APS準(zhǔn)確評(píng)估功耗,功耗范圍從微瓦到百千瓦,APS具有1-4路的電源和負(fù)載,內(nèi)置電池內(nèi)阻仿真,內(nèi)置電量計(jì),功能強(qiáng)大的分析軟件和拖拽式測(cè)試序列軟件。比如BV9200B系列產(chǎn)品,支持API函數(shù)調(diào)用,用戶可進(jìn)行軟件二次開(kāi)發(fā)。
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比如無(wú)人機(jī)的功耗測(cè)試,操作無(wú)人機(jī)起飛,降落,從開(kāi)機(jī),連接WIFI,起飛到降落的過(guò)程,軟件實(shí)時(shí)記錄所有操作過(guò)程電流變化,那么如何評(píng)估電池續(xù)航時(shí)間,電池容量除以平均功耗電流嗎?而事實(shí)是實(shí)測(cè)與技術(shù)規(guī)格書(shū)的指標(biāo)相差20%。
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電池容量與溫度、倍率都有關(guān)系。而電池模擬可以減少研發(fā)電池管理原型機(jī)的不確定性,縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間,APS有電池內(nèi)阻仿真功能,可以任意設(shè)置電池和電阻,模擬輸出電壓,當(dāng)充電電流發(fā)生改變時(shí),蓄電池的端電壓受內(nèi)阻影響而發(fā)生波動(dòng),符合真實(shí)。
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意法半導(dǎo)體:ST的電機(jī)控制解決方案和應(yīng)用
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意法半導(dǎo)體的電機(jī)控制高級(jí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)工程師許錫裕分享介紹了ST的電機(jī)控制解決方案和應(yīng)用,并對(duì)意法半導(dǎo)體的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和支持服務(wù)進(jìn)行了簡(jiǎn)述。
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圖:意法半導(dǎo)體的電機(jī)控制高級(jí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)工程師許錫裕
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在電機(jī)控制領(lǐng)域,意法半導(dǎo)體電機(jī)控制創(chuàng)新技術(shù)中心依照重點(diǎn)行業(yè)進(jìn)行了劃分,主要面向家用電器和空調(diào)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及電池供電和低壓應(yīng)用。意法半導(dǎo)體在深圳、上海和首爾也建設(shè)了電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)室,這些實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部配備的測(cè)試設(shè)備齊全,可以對(duì)客戶應(yīng)用展開(kāi)全面測(cè)試。
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STM32的電機(jī)控制產(chǎn)品主要基于Arm Cortex-M內(nèi)核(M0、M0+、M3、M33、M4和M7),既有高性能的STM32F7/H7,也有針對(duì)主流應(yīng)用的STM32F0,針對(duì)超低功耗的STM32L0等,開(kāi)發(fā)人員可以靈活地為自己的應(yīng)用程序找到最適配的STM32產(chǎn)品。
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意法半導(dǎo)體同樣為電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)提供一系列產(chǎn)品,從嵌入式功率級(jí)的集成驅(qū)動(dòng)器(STSPIN)到高達(dá)數(shù)十千瓦的離散智能門(mén)驅(qū)動(dòng)器(STDRIVE)。在電源方面,ST也擁有業(yè)內(nèi)最廣泛的產(chǎn)品組合,包括分離元器件和電源模塊,滿足30W到250kW的大功率需求。
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為了解決廣泛的低壓與高壓應(yīng)用的需求,意法半導(dǎo)體定義了三種不同的集成級(jí)別。第一種是離散解決方案,組件選擇包括MCU(STM8/STM32)、STDRIVE系列的門(mén)驅(qū)動(dòng)器和STPOWER系列的離散功率設(shè)備。第二種是智能集成,解決方案由STSPIN32FF0等系統(tǒng)封裝(MCU+門(mén)驅(qū)動(dòng)器)和離散功率級(jí)組成。最后是功率集成,將單片機(jī)與SLLIMM系列的STSPIN單片或IPM相結(jié)合。
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圍繞STM32的運(yùn)動(dòng)控制生態(tài)系統(tǒng),意法半導(dǎo)體提供了一系列軟件工具鏈。比如電機(jī)控制開(kāi)發(fā)工具包X-Cube-MCSDK,該工具包涵蓋了固件庫(kù)、圖形配置程序和監(jiān)控功能,支持STM32和STSPIN32單片機(jī)。還有STM32Cube,專(zhuān)為配置程序和代碼生成的工具集。此外,ST還提供了各式各樣的硬件開(kāi)發(fā)版,涵蓋了不同的電壓和功率,工程師可以根據(jù)不同的技術(shù)性能來(lái)靈活設(shè)計(jì)。
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國(guó)民技術(shù):無(wú)刷直流電機(jī)控制解決方案
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國(guó)民技術(shù)行業(yè)高級(jí)總監(jiān)陳典帥也在本次無(wú)刷直流電機(jī)技術(shù)研討會(huì)上分享了自己的獨(dú)到見(jiàn)解,介紹了國(guó)民技術(shù)的無(wú)刷直流電機(jī)控制解決方案。
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圖:國(guó)民技術(shù)行業(yè)高級(jí)總監(jiān)陳典帥
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國(guó)民技術(shù)自2000年成立以來(lái),已經(jīng)在安全、SoC和射頻等領(lǐng)域發(fā)明了1000余項(xiàng)專(zhuān)利,并于2017年獲得了中國(guó)專(zhuān)利金獎(jiǎng),累計(jì)出貨量已經(jīng)超過(guò)了14億顆。國(guó)民技術(shù)主要產(chǎn)品及業(yè)務(wù)包括網(wǎng)絡(luò)安全、可信計(jì)算、智能卡、通用MCU、無(wú)線射頻等解決方案。
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針對(duì)“安全+通用+無(wú)線射頻”三大領(lǐng)域,國(guó)民技術(shù)開(kāi)發(fā)了SoC技術(shù)架構(gòu)、安全技術(shù)能力和低功耗射頻技術(shù)三大技術(shù)平臺(tái),并由此衍生了通用安全MCU、高等級(jí)安全芯片和射頻產(chǎn)品線。國(guó)民技術(shù)與臺(tái)積電、中芯國(guó)際等一流晶圓廠和封測(cè)常合作,年交付達(dá)15000萬(wàn)顆。依靠?jī)?yōu)秀的供貨品控能力,國(guó)民技術(shù)也和微軟、英特爾等國(guó)際客戶達(dá)成了長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作。
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在電機(jī)控制MCU產(chǎn)品線上,國(guó)民技術(shù)既有高性能多FOC電機(jī)應(yīng)用MCU N32G455xx,也有高性價(jià)比電機(jī)應(yīng)用MCU N32G435xx,低成本電機(jī)應(yīng)用MCU N32G032xx,靈活滿足各類(lèi)應(yīng)用的要求。國(guó)民技術(shù)的電機(jī)控制芯片開(kāi)發(fā)套件不僅包括PC端的軟件調(diào)試工具和開(kāi)發(fā)包,也有硬件開(kāi)發(fā)板和評(píng)估板套件。國(guó)民技術(shù)多FOC電機(jī)控制GUI提供了電機(jī)參數(shù)計(jì)算和下載功能,并支持HALL自學(xué)習(xí)、AB線序反向等特性,可以直觀地查看數(shù)據(jù)波形。
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在無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)中,電機(jī)的高性能運(yùn)行需要獲取精確的電機(jī)本體參數(shù),但電機(jī)參數(shù)會(huì)隨著電機(jī)復(fù)雜以及溫度變化而隨之改變,嚴(yán)重情況下甚至?xí)?dǎo)致電機(jī)系統(tǒng)故障。陳典帥介紹了國(guó)民技術(shù)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的電機(jī)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別技術(shù),以純軟件的方式來(lái)避免硬件成本的增加,目前該技術(shù)也在冰箱壓縮機(jī)上得到了應(yīng)用驗(yàn)證。
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航順芯片:超低功耗、高性價(jià)比,HK32MCU在無(wú)刷直流電機(jī)控制中獲得廣泛應(yīng)用
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在會(huì)上,航順芯片產(chǎn)品經(jīng)理陳水平發(fā)表了《航順HK32MCU在無(wú)刷直流電機(jī)控制中的應(yīng)用》的演講。
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圖:航順芯片產(chǎn)品經(jīng)理陳水平
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2014年,深圳航順芯片成立于深圳,接著設(shè)立成都全球研發(fā)中心和上海分公司。 2018年起 HK32 MCU大批量產(chǎn)。陳水平表示,航順芯片作為MCU領(lǐng)域的后起之秀,起步晚,但是發(fā)展迅猛,目前客戶群體廣泛。“我們?cè)陔姍C(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域加大研發(fā)力度,主要聚焦通用MCU系列,因?yàn)榫A產(chǎn)能緊缺,5月到6月航順的專(zhuān)用MCU會(huì)量產(chǎn)?!?br />
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航順芯片近兩年,已先后完成中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)PRE A輪戰(zhàn)略投資,已通過(guò)中國(guó)科學(xué)院/深圳市產(chǎn)業(yè)基金億元A輪聯(lián)合領(lǐng)投,深圳市匯頂科技-B輪獨(dú)家戰(zhàn)略投資,四輪合計(jì)數(shù)億元融資。
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陳總介紹說(shuō),2017年航順推出了HK32F103家族,2018年推出了HK32F030、HK32F031家族,2019年推出了HK32F 030M、HK32SPIN電機(jī)家族等六大類(lèi)產(chǎn)品,目前以低功耗MCU產(chǎn)品見(jiàn)長(zhǎng),航順芯片的客戶已經(jīng)將其產(chǎn)品批量應(yīng)用在汽車(chē)電子、醫(yī)療電子、工業(yè)和消費(fèi)類(lèi)電子以及智慧城市、智慧家居等各大場(chǎng)景。
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陳水平表示,航順芯片三大爆款產(chǎn)品:32F103系列、32F030、32F031家族,這些都是中國(guó)唯一32位MCU正向設(shè)計(jì),不侵權(quán),三個(gè)層次替換國(guó)外品牌。航順主流型-M3內(nèi)核 HK32F103家族,96M主頻,CORTEX-M3內(nèi)核,超低的動(dòng)態(tài)功耗,Standby功耗1.6uA,適用于筋膜槍、按摩器、落地扇和風(fēng)扇燈等轉(zhuǎn)速不高的產(chǎn)品。M0內(nèi)核 HK32F030A/031A家族,超低的動(dòng)態(tài)功耗,Standby功耗1.6uA,更優(yōu)的成本,兼容性可能達(dá)到90%。這些產(chǎn)品都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的直接國(guó)產(chǎn)替代。
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極海半導(dǎo)體劉濤:APM32工業(yè)級(jí)MCU及電機(jī)控制應(yīng)用方案
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珠海極海半導(dǎo)體有限公司市場(chǎng)總監(jiān)劉濤為觀眾帶來(lái)了《APM32工業(yè)級(jí)MCU及電機(jī)控制應(yīng)用方案》的主題分享。闡述了對(duì)電機(jī)市場(chǎng)的相關(guān)看法以及極海半導(dǎo)體針對(duì)目前的芯片相對(duì)應(yīng)的方案。
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圖:珠海極海半導(dǎo)體有限公司市場(chǎng)總監(jiān)劉濤
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極海半導(dǎo)體成立于2019年,但公司做芯片已經(jīng)有20年的歷史,當(dāng)前主要聚焦在工業(yè)、高端消費(fèi)和汽車(chē),主營(yíng)產(chǎn)品為32位工業(yè)級(jí)通用MCU,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)Soc-eSE安全主控,也是大基金一期與二期同時(shí)投資的芯片設(shè)計(jì)企業(yè),同時(shí)也是國(guó)產(chǎn)CPU出貨量最大的企業(yè)。極海半導(dǎo)體擁有四大芯片設(shè)計(jì)技術(shù)能力,多元CPU內(nèi)核設(shè)計(jì)能力、多核異構(gòu)芯片設(shè)計(jì)能力、混合架構(gòu)芯片設(shè)計(jì)能力以及安全加密嵌入式eSE芯片設(shè)計(jì)能力。
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劉濤表示當(dāng)前全球電機(jī)需求正在逐年上升,而全球無(wú)刷電機(jī)的產(chǎn)量也在逐年增加,而無(wú)刷電機(jī)在國(guó)家能耗標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌后,就需要用MCU去做一些優(yōu)化的控制。而電機(jī)控制的意義就在于提高性能、降低能耗。
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同時(shí)電機(jī)的應(yīng)用范圍廣泛,極海也會(huì)針對(duì)不同應(yīng)用提供一個(gè)成本最低的方案,在低成本的同時(shí)也能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量。極海的方案主要是三點(diǎn)快、穩(wěn)、準(zhǔn),同時(shí)在控制成本的同時(shí)還可以把控交貨的穩(wěn)定性。
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極海工業(yè)級(jí)APM32 MCU工作主頻在48MHz-500MHz,除了提供芯片產(chǎn)品以外,也會(huì)提供從開(kāi)發(fā)板到SDK包括商務(wù)機(jī)的調(diào)試程序,做到對(duì)客戶的全面支持。同時(shí)在深圳、上海、成都、廣州等地都有原廠技術(shù)支持團(tuán)隊(duì),可以第一時(shí)間服務(wù)客戶。
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目前極海半導(dǎo)體已經(jīng)有許多落地應(yīng)用案例,如機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)、電單車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、高性能機(jī)器人伺服系統(tǒng)、冰箱變頻控制器、擺輪分揀設(shè)備滾筒系統(tǒng)等。
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芯旺微沈毅:ChipON KF32在電機(jī)控制領(lǐng)域的應(yīng)用
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上海芯旺微電子技術(shù)有限公司AE沈毅帶來(lái)了《ChipON KF32在電機(jī)控制領(lǐng)域的應(yīng)用》的主題分享,介紹了芯旺微KF32在電機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展與相關(guān)應(yīng)用案例。
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圖:上海芯旺微電子技術(shù)有限公司AE沈毅
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目前電機(jī)廣泛應(yīng)用在汽車(chē)、工業(yè)、軍警、醫(yī)療、家電、工具、健康、3C、消費(fèi)等多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。電機(jī)的主要控制方式大致有三種,PWM控制器(代表為直流有刷電機(jī),只需8位MCU)、VF控制器(3相交流異步電機(jī),需要16位MCU)、FOC控制器(代表為3相永磁同步電機(jī),需要達(dá)到32位MCU、DSP、FPGA)。
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芯旺微最終選擇了FOC算法,KF 32(FOC)可以讓3相永磁同步電機(jī)獲得直流電機(jī)的調(diào)速行為,具有響應(yīng)速度快、高速、高轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小等特點(diǎn)。FOC的主要作用是將輸入電壓與電流都是直流量,轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電流成正比,改變轉(zhuǎn)子輸入電壓就可以改變轉(zhuǎn)子電流。
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不僅是FOC,還是無(wú)感FOC,減少了位置傳感器,通過(guò)嵌入在MCU中的算法模塊來(lái)確定轉(zhuǎn)子位置,這個(gè)方案具備高溫、高速、可靠、低成本的特點(diǎn)。同時(shí)KF32也對(duì)FOC進(jìn)行了相應(yīng)優(yōu)化,主頻達(dá)到48-120MHz,此外在RAM、FLASH、ADC、CMP、PGA、PWM、QEI、工作溫度等方面進(jìn)行了許多優(yōu)化。
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在可配置的內(nèi)核上,芯旺微擁有32位乘法器、32位除法器、32位DSP、多個(gè)64位累加器、數(shù)據(jù)加速單元、FPU單精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元等,可以根據(jù)不同產(chǎn)品進(jìn)行配置。
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沈毅介紹到,資源與生態(tài)上,芯旺微會(huì)提供自身產(chǎn)權(quán)的軟件支持產(chǎn)品以及軟件庫(kù)支持,擁有豐富的調(diào)試工具、編程器,以及EVB、DEMO等調(diào)試板,網(wǎng)站社區(qū)內(nèi)容生態(tài)服務(wù)等。
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典型的應(yīng)用場(chǎng)景有風(fēng)機(jī)、水泵等,如KF32F130/KF32A140已經(jīng)應(yīng)用于無(wú)感FOC風(fēng)機(jī)水泵(工規(guī)/車(chē)規(guī)兼容)上;另外還有輪轂電機(jī)、吸塵器電機(jī)(低于40V、大于500W)的應(yīng)用,如吸塵機(jī)可以通過(guò)算法的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)在48M的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)超過(guò)12萬(wàn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。
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兆易創(chuàng)新:GD32 MCU提供多方位的電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案
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兆易創(chuàng)新產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理陳奇帶來(lái)了GD32 MCU提供多方位的電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案。他介紹,2013年,兆易創(chuàng)新正式推出第一顆MCU產(chǎn)品——Cortex-M3 GD32 MCU;2016年發(fā)布第一顆國(guó)產(chǎn)Cortex-M4 32位MCU。經(jīng)過(guò)多年技術(shù)沉淀,兆易創(chuàng)新GD32 MCU 已經(jīng)擁有了26條完整的產(chǎn)品線,具備基于Arm? Cortex?-M23內(nèi)核MCU產(chǎn)品M23、M3、M4、M33和RISC-V 等多內(nèi)核,應(yīng)用領(lǐng)幾乎覆蓋了主流市場(chǎng)。
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圖:兆易創(chuàng)新產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理陳奇
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在國(guó)際等諸多因素的影響下,半導(dǎo)體產(chǎn)品迎來(lái)國(guó)產(chǎn)化替代的機(jī)遇,市場(chǎng)份額不斷提高。2017年GD32 MCU總銷(xiāo)量超過(guò)1億顆,到了2020年6月累積出貨量突破了4億顆,銷(xiāo)量持續(xù)攀升。
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近幾年,國(guó)產(chǎn)芯片發(fā)展逐漸成熟,半導(dǎo)體廠商不斷推出新產(chǎn)品以適應(yīng)市場(chǎng)需求。陳奇介紹,GD32 MCU能實(shí)現(xiàn)不同系列間兼容,具備高性能、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)易、工業(yè)級(jí)可靠性等特點(diǎn)。兆易創(chuàng)新發(fā)布的業(yè)界首顆基于RISC-V內(nèi)核的通用MCU GD32V系列32位通用MCU產(chǎn)品,在行業(yè)內(nèi)率先將開(kāi)源指令集架構(gòu)RISC-V引入通用微控制器領(lǐng)域, 在2020年發(fā)布了基于Arm Cortex-M33內(nèi)核的GD32E501系列MCU,適用于傳輸速率較高的應(yīng)用場(chǎng)景。GD30DRV8306、GD32F303RC、GD32VF103等芯片也廣泛應(yīng)用于無(wú)人機(jī)、汽車(chē)、掃地機(jī)器人、電鉆等產(chǎn)品上。
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同時(shí),兆易創(chuàng)新持續(xù)打造GD32 MCU開(kāi)發(fā)環(huán)境。陳奇表示,兆易創(chuàng)新提供從芯片到軟件SDK、開(kāi)發(fā)套件等完整工具鏈與開(kāi)發(fā)生態(tài),不斷推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)步伐。
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峰岹科技:電機(jī)驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用芯片及方案
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峰岹科技專(zhuān)注于高性能電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片設(shè)計(jì)及核心應(yīng)用控制算法研發(fā),致力于把門(mén)檻降低,讓普通工程師都能開(kāi)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案。峰岹科技應(yīng)用部總監(jiān)羅薛從電機(jī)驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用芯片及方案等展開(kāi)介紹。
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圖:峰岹科技應(yīng)用部總監(jiān)羅薛
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隨著人工智能技術(shù)的高速發(fā)展,越來(lái)越多的智能產(chǎn)品搭載AI技術(shù),與此同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的性能要求也逐步提高。峰岹科技打造出高性能電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片,包括三相ASIC、單相ASIC、MCU、驅(qū)動(dòng)IC、功率器件、IPM系列,適用不同的芯片應(yīng)用場(chǎng)景,具有專(zhuān)用性強(qiáng)、高度集成、智能化、高能效等特點(diǎn),穩(wěn)定可靠,性能卓越,幫助客戶簡(jiǎn)化產(chǎn)品設(shè)計(jì),縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。
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其中電機(jī)主控芯片MCU包括三相第1代MCU FU6831/18/11,三相RISC-V雙核MCU FU69XX,以及單相雙核MCU FU5821等;電機(jī)主控芯片ASIC包括三相內(nèi)置預(yù)驅(qū)有感正弦、三相全內(nèi)置無(wú)感方波、三相全內(nèi)置無(wú)感FOC、單相全內(nèi)置主控ASIC、三相全內(nèi)置主控ASIC等系列;驅(qū)動(dòng)/功率器件/IPM包括中壓半橋HVIC、高壓半橋IPM、高壓超結(jié)MOS等系列。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、IT及通信設(shè)備、智能機(jī)器人、工業(yè)及汽車(chē)等領(lǐng)域。
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羅薛提到,峰岹科技打造出專(zhuān)用ASIC——三相全內(nèi)置無(wú)感FOC,其特點(diǎn)之一就是降低了噪音,廣泛應(yīng)用于各種電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案,例如空氣凈化器等對(duì)噪音有特殊的應(yīng)用領(lǐng)域。
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在提高方案魯棒性的方式中,峰岹科技首次提出高魯棒性電機(jī)控制算法,將其做成完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)電機(jī)驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用IP內(nèi)核。行業(yè)內(nèi)位置估算精確度大概在±15度,而峰岹科技實(shí)現(xiàn)控制在±2度的精度,適用于同類(lèi)電機(jī)不用調(diào)試。
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珠海泰芯:雙核架構(gòu)的WiFi智能電機(jī)微控制器方案已獲國(guó)內(nèi)外大客戶使用
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珠海泰芯半導(dǎo)體有限公司成立于2016年,這是一家以集成電路設(shè)計(jì)、無(wú)線智能通信解決方案為一體的高新技術(shù)企業(yè)。這家企業(yè)先后推出了低功耗遠(yuǎn)距離物聯(lián)網(wǎng)WIFI芯片、低功耗電機(jī)控制器芯片及產(chǎn)品方案。公司現(xiàn)有研發(fā)人員50余人,核心成員大多擁有名校碩士以上學(xué)歷,并在國(guó)內(nèi)外知名集成電路公司工作十年以上,例如Silicon Lab、中興、揚(yáng)智、炬力和建榮等,具有豐富的集成電路設(shè)計(jì)與量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。
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珠海泰芯半導(dǎo)體佛山辦事處經(jīng)理柯福波表示,公司TXM4000采用了雙核系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)WiFi智能電機(jī)控制器的設(shè)計(jì),包含兩個(gè)子系統(tǒng):1、電機(jī)控制子系統(tǒng),使用了高性能的32位微控制器,最高工作頻率可以達(dá)到72MHz,內(nèi)置32KB高速Flash存儲(chǔ)器,6KB SRAM,豐富的增強(qiáng)型I/O端口和外設(shè)連接到外部總線;2、WiFi通信子系統(tǒng),該子系統(tǒng)采用一個(gè)高性能的32bit的CPU,集成WiFi基帶和Imac硬件協(xié)議層,以及內(nèi)置的2.4G RF電路。Wifi子系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行,在不干擾電機(jī)控制系統(tǒng)的情況下,可以隨時(shí)將電機(jī)控制子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)WiFi報(bào)到互聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái),也可以將管理平臺(tái)下發(fā)的指令發(fā)送給電機(jī)控制子系統(tǒng),控制或改變電機(jī)控制的運(yùn)行狀態(tài)。產(chǎn)品已經(jīng)導(dǎo)入的廠商包括??低?/u>、大華等眾多公司。
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圖:珠海泰芯半導(dǎo)體佛山辦事處經(jīng)理柯福波
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柯福波分析說(shuō),泰芯W(wǎng)iFi支持覆蓋范圍達(dá)到5公里,普通商用應(yīng)用環(huán)境可以達(dá)到4.2公里。泰芯W(wǎng)iFi相對(duì)傳統(tǒng)WiFi的波長(zhǎng)更長(zhǎng),數(shù)據(jù)可以傳輸2兆,可以傳輸視頻,一個(gè)可以連接上千個(gè)節(jié)點(diǎn)。泰芯半導(dǎo)體將WiFi、IoT和電機(jī)技術(shù)深度融合,衍生出特殊的應(yīng)用。
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泰芯半導(dǎo)體MCU產(chǎn)品在電機(jī)領(lǐng)域開(kāi)拓的方向包括筋膜槍、電子秤、落地扇、吸塵器、水泵、吊扇和血氧儀等領(lǐng)域。
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Qorvo:電機(jī)控制的高速解決方案
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Qorvo電機(jī)與電源部門(mén)應(yīng)用經(jīng)理李方哲分享了《電機(jī)控制的高速解決方案》的主題演講,在分享中,他主要介紹了Qorvo的PAC高集成度電機(jī)控制芯片的架構(gòu)、設(shè)計(jì)資源、Qorvo FOC算法,以及PAC適合的應(yīng)用場(chǎng)景及他們能提供的解決方案。
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圖:Qorvo電機(jī)與電源部門(mén)應(yīng)用經(jīng)理李方哲
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他還指出,相比采用分立方案和采用集成功率模塊的方案,集成方案的IC數(shù)量更少,整體BOM成本會(huì)更低,同時(shí)還可滿足驅(qū)動(dòng)器小尺寸和高可靠性的要求。
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圖1:基于PAC芯片的電機(jī)控制框圖。(來(lái)源:Qorvo)
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在李方哲介紹的PAC 40V/20W的BLDC解決方案中,他主要介紹了Qorvo新推出的集成芯片PAC5285。據(jù)他介紹,該芯片是一款高度集成的低功耗BLDC控制器和驅(qū)動(dòng)器,在單個(gè)產(chǎn)品中集成了閃存可編程MCU、電源管理、信號(hào)調(diào)理和三相BLDC逆變器。采用了50MHz Arm Cortex- M0內(nèi)核,具有32kB閃存和8KB SRAM。PAC5285還包含一個(gè)40V單電源輸入,非常適合用于12V電池供電應(yīng)用。直流-直流電荷泵將電源輸入轉(zhuǎn)換為IC和逆變器電源,穩(wěn)壓器用于5V系統(tǒng)電源、內(nèi)核和模擬電源。
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此外,PAC5285還集成了差分放大器,用于檢測(cè)電機(jī)電流,實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)和電機(jī)控制。逆變器可配置為在過(guò)流、過(guò)壓、欠壓和過(guò)熱事件時(shí)關(guān)閉。該功率監(jiān)控器支持ADC在內(nèi)部對(duì)所有電源軌進(jìn)行采樣。該器件包含六個(gè)40V/300mΩ MOSFET,支持三相BLDC電機(jī)應(yīng)用。
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在他看來(lái),采用PAC5285的高集成度和單芯片可以顯著減小PCB尺寸和降低BOM成本,因此非常適合用于超級(jí)緊湊的低功耗2節(jié)至6節(jié)電池供電BLDC智能電機(jī)控制。
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李方哲還特別提到,PAC5285消耗極低的休眠電流,12VDC時(shí)僅為8μA。因此,比較適合電動(dòng)牙刷等應(yīng)用。
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另外,他還介紹了更加高級(jí)的BLDC控制器PAC5526/5527及其開(kāi)發(fā)板。
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BLDC市場(chǎng)持續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng),預(yù)計(jì)2025年將達(dá)223億美元
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電子發(fā)燒友行業(yè)分析師程文智分享了《BLDC及其控制市場(chǎng)的觀察和思考》,他在分享中提到,全球BLDC市場(chǎng)規(guī)模在持續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng)中,2020年BLDC全球市場(chǎng)規(guī)模為171億美元,預(yù)計(jì)未來(lái)五年將會(huì)以5.7%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng),預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到223億美元。
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圖:電子發(fā)燒友行業(yè)分析師程文智?
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他在分享BLDC控制器產(chǎn)業(yè)鏈的時(shí)候,提到對(duì)于采用通用MCU方案的BLDC方案商來(lái)說(shuō),今年可能會(huì)遇到一些困難。因?yàn)樽詮娜ツ昴甑滓詠?lái),通用MCU成為了最為緊缺的物料,這包括32位和8位的。特別是海外原廠的MCU,國(guó)產(chǎn)的可能稍微好點(diǎn)。
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據(jù)說(shuō),海外原廠的交貨期基本都超過(guò)16周,也就是4個(gè)月了,普遍在半年左右。比較緊缺的物料需要超過(guò)50周才能拿到貨。也就是說(shuō)可能要等上一年。
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現(xiàn)在有的MCU供應(yīng)商甚至已經(jīng)停止接單2022年的訂單了。比如前幾天發(fā)通告的盛群,以及之前的義隆都暫停接新單了。
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同時(shí)他還分享了BLDC在不同應(yīng)用市場(chǎng)的應(yīng)用情況,比如風(fēng)機(jī)、電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)工具、壓縮機(jī),及汽車(chē)市場(chǎng)的應(yīng)用。
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最后,程文智分析說(shuō),今年是國(guó)外芯片缺貨一年,國(guó)產(chǎn)MCU和MOS需要挑大梁。研發(fā)工程師創(chuàng)新選型優(yōu)先挑選有貨的中國(guó)芯。中國(guó)BLDC產(chǎn)業(yè)有望全面進(jìn)入中國(guó)芯的時(shí)代,國(guó)內(nèi)的兆易創(chuàng)新、靈動(dòng)微、國(guó)民技術(shù)、中微、航順等通用MCU企業(yè)需要抓住機(jī)遇。
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半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步與一些開(kāi)源FOC算法讓更多的方案公司快速進(jìn)入,帶來(lái)更多的新產(chǎn)品,如服務(wù)機(jī)器人、園林工具、白色家電、協(xié)同工業(yè)機(jī)器人等等。
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另外,碳中和目標(biāo)和新的能源標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,將推動(dòng)BLDC電機(jī)應(yīng)用迅速發(fā)展。
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大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)人氣爆滿
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