Qorvo 電機與電源應(yīng)用部門經(jīng)理李方哲在日前的一場電機控制相關(guān)的在線研討會中指出，近年來，無論是交流應(yīng)用領(lǐng)域還是直流應(yīng)用領(lǐng)域，都越來越多的電器轉(zhuǎn)向了 BLDC 的方案，這就帶來了 BLDC 方案的需求。而目前，市場上有很多電機控制的方案選擇，為此 Qorvo 的客戶在與他們交流的時候，會在如何選擇方案上提出很多咨詢。

因此在這個線上研討會中，李方哲對當(dāng)前的電機控制的相關(guān)方案做了一個介紹。

李方哲指出，如下圖所示，我們可以看到，現(xiàn)在有三種方案可以來實現(xiàn)電機控制設(shè)計，分別是一個 MCU 加大量外圍模擬器件組成的分立方案（如圖左側(cè)）、一個 ASIC 加少量外圍模擬器件組成的 ASIC 方案（如圖右側(cè)）和把所有器件集成到一個封裝內(nèi)的集成化方案。

“我們不能很簡單地說這些方案哪個更優(yōu)，而是應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用場景的不同，來選擇更適合的方案”，李方哲說。

從他的介紹我們得知，分立方案這個方案擁有通用性和搭配的靈活性，但需要比較多的芯片數(shù)量，這就使得最后 layout 出來的 PCB 板面積比較大；

來到 ASIC 方案，毫無疑問將獲得更好的電路設(shè)計，但因為他們很多情況下是針對特定應(yīng)用而設(shè)計的方案，所以其功能、包括算法都是固化的，且其擁有規(guī)定的電壓范圍，這就讓他們在應(yīng)用的時候喪失了靈活性；

至于集成化方案，他們擁有更少的元器件、更優(yōu)化的電路設(shè)計，且擁有相當(dāng)?shù)撵`活性（通過軟件配置），又因為他們將大部分元器件集成到一個封裝里，這使得他們可以在產(chǎn)品上體現(xiàn)更多的創(chuàng)新性功能，但與此同時，他們的缺點也相當(dāng)明顯。如可替代性幾乎為零，無法兼容和可維修性過低，就是其典型劣勢。

為了更詳細(xì)說明不同方案的優(yōu)劣勢，李方哲分別對其組成和工作原理做了更深入的闡述。

李方哲指出，如下圖所示，這是一個典型的分離式設(shè)計方案。主要由 MCU、門級驅(qū)動、比較器和放大器這幾大模塊組成，因為這些模塊都要供電，這就對電源提出了很高的需求，但因為在這種方案里，各個部件都是獨立的，所以在靈活性和可維修性上，都有其余兩種所無法比擬的優(yōu)勢，但因為方案需要在 PCB 板上放不上很多器件，那就意味著開發(fā)者很難把產(chǎn)品做得很小。

在 ASIC 方面，馬達的 U/V/W 三根控制線直接連到了芯片的引腳，說明驅(qū)動方面設(shè)計極簡。這個芯片是 180 度的正弦波驅(qū)動，需要外掛 HALL 傳感器來檢測轉(zhuǎn)子位置。芯片設(shè)有轉(zhuǎn)速輸出及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)輸入腳位，需要一個簡單的控制器來做轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。另外，為了給芯片供電，還需要搭配一個降壓電路。

在第三種，就是 MCU+IPM 的方案，下圖黃色框圖內(nèi)就是 IPM 架構(gòu)，跟 ASIC 不一樣，這個方案更有靈活性。同時這個方案的信號采集是放在 MCU 里，那就使得整個方案的驅(qū)動變得更簡單、電路也很優(yōu)化。但前面也說道，這個方案擁有不可替換、功率段是固定下來的劣勢。

“現(xiàn)在的馬達控制發(fā)展的趨勢是集成化，芯片廠商把包括 MOS 驅(qū)動部分在內(nèi)的大部分元器件都集成到一個芯片封裝里面。這種方案帶來的優(yōu)勢是器件會更少，線路會更優(yōu)化，也有靈活性。而劣勢就是廠商之間的器件腳位不兼容，且更換成本較高。又因為驅(qū)動被封裝到芯片里，所以其耐壓程度也受到了限制?！?，李方哲接著說。

在電機控制方面，除了硬件有多個不同的選擇外，在驅(qū)動方面也有兩種選擇，那就是 FOC 和方波。這些方案都各有優(yōu)劣勢，開發(fā)者該如何選擇呢？

李方哲首先強調(diào)，不管是 FOC 控制還是方波控制，雖然都是利用定子制造旋轉(zhuǎn)磁場拖動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，但控制算法不盡相同。如下圖可以看到，F(xiàn)OC 在高頻噪聲、可控性、控制多樣性和轉(zhuǎn)速范圍都很有優(yōu)于方波的表現(xiàn)。而方波的優(yōu)勢則體現(xiàn)在開關(guān)損耗、功率器件選型、MCU 性能選擇、馬達一致性和相關(guān)的硬件設(shè)計方面。

“因為控制原理的不一樣，方波控制不需要 MCU 擁有更強的性能，在硬件設(shè)計上，也無需像 FOC 要考慮太多板子上的 EMI 干擾，簡化開發(fā)者的設(shè)計”，李方哲說。

“總結(jié)而言，正弦波以性能取勝，方波方案則在成本上有很大的優(yōu)勢。但是我們必須強調(diào)一點，方波在某些方面性能也好于 FOC，因此我們在選擇方案的時候，可以參照上表選擇適合自己的方案”，李方哲補充說。

具體到 FOC 方面，市場上也有三電阻電流采樣或者單電阻電流采樣的方案，那么這兩種方案有各有怎樣的優(yōu)劣勢呢？

首先看三電阻電流采樣，根據(jù)李方哲介紹，這種方案因為擁有均衡的 PWM，有充足的時間去采樣，這就使得他們在低速過程中表現(xiàn)比較好，并且沒有太多的振動。這是單電阻方案所不能比擬的。據(jù)了解，后者在低速的時候，抖動情況非常明顯。此外，在剎車控制方面，三電阻的方案也優(yōu)于單電阻方案。

再看單電阻采樣，因為這個方案采用的是總線電流采集的方式，那就使得其成本比較低，能很容易地檢測到總線電流，電流檢測也相對容易。在硬件設(shè)計上也比較簡單，因為只有一路直流電流。但三電阻方案則相對復(fù)雜，因為他們采樣的是多路的交流電流。

“總結(jié)而言，在 MCU 資源夠的情況下，單電阻方案基本上能滿足客戶的需求，因為他們相對簡單，且成本較低，工程師也希望能在這個方案上給客戶提供更多的支持”，李方哲說。

來到 Qorvo 方面，則可以通過 PAC 系列芯片給電機控制市場提供支持。

據(jù)李方哲介紹，所謂 PAC，也是就 Power Application Controller 的簡稱，中文就是電源應(yīng)用控制器。因為 Qorvo 收購的 Active-semi 之前專攻 AC-DC 類產(chǎn)品，而這系列則是看到當(dāng)前需求基于之前的經(jīng)驗而開發(fā)出來的“新”控制器。

“我們這種方案的優(yōu)點是可以把方案做得更小，也很靈活，功能也不錯”，李方哲說。而從上圖我們可以看到，這種集成化的方案不但在元器件上有極大的優(yōu)勢，甚至在成本方面，也有著其他方案難以企及的。

從下圖可以看到，除了工業(yè)領(lǐng)域的 380V 方案以外，Qorvo 幾乎覆蓋了所有的電機控制應(yīng)用領(lǐng)域。李方哲還透露，Qorvo 在今年有望會推出車規(guī)級的 PAC 產(chǎn)品，進軍汽車領(lǐng)域的電機控制市場。

為了進一步說明 PAC 系列產(chǎn)品的優(yōu)勢，李方哲以 PAC5527 為例對其進行深入說明。

如下圖所示，Qorvo 的 PAC 系列在電源部分沒有用到電感，而是只用兩個電容就實現(xiàn) 24V 輸入的電壓轉(zhuǎn)換。因為 Qorvo PAC 芯片的引腳是直接拉線連接到功率器件，中間沒有電阻，這就給其帶來成本低、板子小的優(yōu)勢。

“另外，我們這個方案還是可調(diào)節(jié)的。芯片里面有多級恒流源，可以讓電機運轉(zhuǎn)過程中可以更靈活地調(diào)整，我們這種集成不是簡單的一加一等于二”，李方哲強調(diào)。

除了硬件，我們的軟件也必須要做相應(yīng)匹配，我們開發(fā)了很多高性能的功能算法模塊，并一直在持續(xù)革新中。有著有其他方案所沒有的優(yōu)勢。

“我們的 PAC 有一個生態(tài)系統(tǒng)，這幾年也一直致力于打造這個系統(tǒng)，便利開發(fā)者的設(shè)計”，李方哲說。他進一步指出，在硬件方面，Qorvo 除了提供評估板，還會提供很多相關(guān)設(shè)計參考；在軟件方面，也是比較齊全，SDK 方面，Qorvo 也解決了行業(yè)內(nèi)的通用需求，同時還有相當(dāng)成熟的，對第三方開發(fā)環(huán)境的支持功能。在售后方面，我們國內(nèi)會有全方位的支持。

對于電機控制開發(fā)者來說，PAC 是個不錯的選擇。