高度集成的半導體產品不僅是消費類產品的潮流
，同時也逐步滲透至電機控製應用。與此同時
，無刷直流（BLDC）電機在汽車和醫療應用等眾多市場中也呈現出相同態勢，其所占市場份額正逐漸超過其他各類電機。隨著對BLDC電機需求的不斷增長以及相關電機技術的日漸成熟，BLDC電機控製係統的開發策略已逐漸從分立式電路發展成三個不同的類別。這三類主要方案劃分為片上係統（SoC）、應用特定的標準產品（ASSP）和雙芯片解決方案。

 

這(zhe)三(san)類(lei)主(zhu)要(yao)方(fang)案(an)均(jun)能(neng)減(jian)少(shao)應(ying)用(yong)所(suo)需(xu)的(de)元(yuan)件(jian)數(shu)並(bing)降(jiang)低(di)設(she)計(ji)複(fu)雜(za)度(du)
，因(yin)此(ci)正(zheng)逐(zhu)漸(jian)受(shou)到(dao)電(dian)機(ji)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)的(de)青(qing)睞(lai)。不(bu)過(guo)
，每(mei)種(zhong)策(ce)略(lve)都(dou)有(you)其(qi)各(ge)自(zi)的(de)優(you)缺(que)點(dian)。本(ben)文(wen)將(jiang)論(lun)述(shu)這(zhe)三(san)種(zhong)方(fang)案(an)及(ji)其(qi)如(ru)何(he)在(zai)設(she)計(ji)的(de)集(ji)成(cheng)度(du)和(he)靈(ling)活(huo)性(xing)之(zhi)間(jian)做(zuo)出(chu)權(quan)衡(heng)。

圖1：典型的分立式BLDC電機係統框圖

 

基本電機係統包含三個主要模塊：電源
、電機驅動器和控製單元。圖1給出了傳統的分立式電機係統設計。電機係統通常包含一個簡單的帶集成閃存的RISC處理器，此處理器通過控製柵極驅動器來驅動外部MOSFET。該處理器也可以通過集成的MOSFET和穩壓器（為處理器和驅動器供電）來直接驅動電機。

 

SoC電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)集(ji)成(cheng)了(le)上(shang)述(shu)所(suo)有(you)模(mo)塊(kuai)，並(bing)且(qie)具(ju)有(you)可(ke)編(bian)程(cheng)性(xing)，能(neng)夠(gou)適(shi)用(yong)於(yu)各(ge)類(lei)應(ying)用(yong)。此(ci)外(wai)，它(ta)還(hai)是(shi)因(yin)空(kong)間(jian)受(shou)限(xian)而(er)需(xu)要(yao)優(you)化(hua)的(de)應(ying)用(yong)的(de)理(li)想(xiang)選(xuan)擇(ze)。但(dan)是(shi)

，其(qi)處(chu)理(li)性(xing)能(neng)較(jiao)低(di)且(qie)內(nei)部(bu)存(cun)儲(chu)空(kong)間(jian)有(you)限(xian)
，因(yin)此(ci)無(wu)法(fa)應(ying)用(yong)於(yu)需(xu)要(yao)高(gao)級(ji)控(kong)製(zhi)的(de)電(dian)機(ji)係(xi)統(tong)。SoC電機驅動器ICdelingyigequedianshikaifagongjuyouxian
，liruquefagujiankaifahuanjing。daduoshuyejielingxiandedanpianjigongyingshangjuntigongzhongleifanduodeyiyonggongju，zheyidianyuzhixingchengxianmingduibi。

 

ASSP電dian機ji驅qu動dong器qi麵mian向xiang某mou一yi特te定ding領ling域yu設she計ji，一yi切qie都dou針zhen對dui某mou個ge狹xia義yi應ying用yong而er優you化hua。其qi占zhan用yong空kong間jian極ji小xiao且qie無wu需xu軟ruan件jian調tiao節jie。此ci外wai，它ta還hai是shi空kong間jian受shou限xian應ying用yong的de理li想xiang選xuan擇ze。圖tu2給出了10引腳DFN風扇電機驅動器的框圖。由於ASSP電機驅動器通常專注於大批量生產應用，因此往往擁有出色的性價比。不過，這並不意味著依靠ASSP 驅動器運行的電機需要犧牲性能。例如，大多數現代ASSP電機驅動器能夠驅動采用無傳感器和正弦算法的BLDC電機，而過去則需要使用高性能單片機才能實現這一點。但是
，ASSP產品缺乏可編程性且不能調節驅動強度，這會限製其適應日益變化的市場需求的能力。

圖2：獨立式風扇電機驅動器框圖

 

盡jin管guan高gao集ji成cheng度du是shi當dang今jin電dian子zi產chan品pin的de一yi大da趨qu勢shi，但dan仍reng有you大da量liang應ying用yong對dui具ju有you豐feng富fu模mo擬ni驅qu動dong器qi和he智zhi能neng模mo擬ni單dan片pian機ji的de雙shuang芯xin片pian解jie決jue方fang案an的de需xu求qiu不bu斷duan增zeng長chang。雙shuang芯xin片pian策ce略lve允yun許xu設she計ji人ren員yuan從cong各ge種zhong單dan片pian機ji中zhong進jin行xing選xuan型xing
，支zhi持chi采cai用yong梯ti形xing或huo正zheng弦xian驅qu動dong技ji術shu的de有you傳chuan感gan器qi換huan向xiang或huo無wu傳chuan感gan器qi換huan向xiang。采cai用yong此ci方fang案an時shi，配pei套tao驅qu動dong器qi芯xin片pian的de選xuan擇ze至zhi關guan重zhong要yao。理li想xiang的de配pei套tao芯xin片pian至zhi少shao應ying包bao含han以yi下xia特te性xing：

 

高效的可調節穩壓器，用於降低功耗並為各類單片機供電

 

監視和後台處理模塊，確保電機安全運行並允許主機與驅動器之間進行雙向通信

 

可優化性能的可選參數
，無需投入額外的編程工作量

 

適用於MOSFET或BLDC電機的額定功率驅動器

圖3給出了雙芯片解決方案示例，其搭配使用功能豐富的三相電機驅動器與高性能數字信號控製器（DSC）來驅動六個N溝道MOSFET
，實現了永磁同步電機（即PMSM
，一種無刷電機）的磁場定向控製。如果簡單的六步控製架構已經足夠，則可以使用成本低廉的低檔8位單片機來替代DSC。當選擇具有近似額定功率的BLDC電機時，即便不改變驅動電路也能實現上述控製。

圖3：具有外部MOSFET的雙芯片BLDC解決方案

 

總的來說
，采用SoC和ASSPdianjiqudongqishi，dianjixitongshejirenyuanbujinshiyongdeyuanjianshuzuishao，erqielinghuoxingyekedazhongdengchengdu。danshi，zheleigaodujichengdejiejuefangangeziyoubutongdejuxianxing，lirugudingdegongneng
、有限的存儲容量和處理能力。表1比較了上述三種主要的BLDC電機控製策略。

表1：BLDC電機控製策略比較

 

與分立式設計相比，現代電機控製與驅動解決方案不僅降低了物料成本
，而且縮短了係統開發時間
，同時對構建針對所選BLDCdianjijinxingyouhuadexitongmeiyouyingxiang。bandaotigongyingshangtigongdeyingjianyijigujiancankaoshejihekukejidadisuoduankaifashijian，congerjiakuaijianggaojidianjikongzhihequdonggainiantourushichangdebufa。