電機控制在白色家電、工業控制以及汽車電子中的發展與動向

　　伺服系統中，功率模塊前端需要有一個驅動器，ADI提供了針對此應用的ADuM4135，該產品隔離部分基于ADI的iCoupler磁隔離技術，能夠為功率器件提供充分的保護，此外，其具有非常小的傳輸延時以及很高的可靠性。

　　用于運動的位置控制步進電機

　　工業控制領域的趨勢集中在符合安全法規和減輕對環境的影響方面。從電機控制的角度，提高能效和降低噪聲是技術趨勢。行業趨向采用單芯片方案，集成高技術32位處理器和用于驅動外部分立功率FET或電源模塊的門極驅動器。在控制算法方面，矢量控制是一種趨勢，矢量控制由采用精心編制的軟件的處理器控制。 
                                                 
                        安森美半導體 系統方案部 大中華及亞太區域營銷經理 于輝

　　步進電機用于運動的位置控制是很有用的，且易于使用。安森美半導體是電機控制領域的關鍵供應商，公司新的步進電機控制技術為提高能效和降低噪聲提供了新的方案。傳統的步進電機電流控制模式是恒定的，而安森美半導體的高電源能效步進電機適當地調節電流，匹配電機的轉子角度，無需任何軟件和高技術處理器。LC898240是步進電機電流控制器，它與傳統的步進電機驅動器協同工作。LV8702V包含驅動電源及電流控制器。

　　智能電機成為提高電機效率的需要

　　據統計，全球大約50%的電能都是被電機/馬達消耗的，而數量巨大的家用電器及工業設備占比很大，如家電類的冰箱、空調、洗衣機、風扇、水泵等都需要電機提供動力， 而工業設備中大量的步進馬達，如打印機、復印機、雕刻機、紡織機等。如今，90%已經安裝的電機無論需要與否，都連續不斷地全速運作，有些電機驅動效率低下，發熱嚴重，而有些使用機械系統調節輸出，就像我們開車時，時而油門時而剎車調整車速一樣，非常浪費。

　　單純從民用角度講，高效電機的發展趨勢是發展智能馬達，提高效率并減少不必要的輸出。現代的家用電器，在滿足使用需求的基礎上，已經在非常努力地提高電機的效率，但是同樣面臨多重工況下無法兼顧效率的問題，同樣需要智能電機驅動技術。工業設備中的智能電機驅動的推廣，同樣能大幅度提高電機的使用效率。

　　東芝電子的MCD產品，致力于滿足客戶需求，提供可靠高效的產品。針對提高電機效率，不斷使用新技術滿足客戶需求。

　　1. INPAC 技術(智能相位控制技術)應用于直流無刷電機驅動，在不同速度下智能調節電機電流相位，提高電機在不同工況下的效率;

　　2.步進電機AGC技術，應用于步進電機驅動，能夠智能檢測步進電機負載的高低，在電機處于輕負載的情況下，智能降低電機電流及轉矩輸出，在保證電機正常工作的狀態下降低功率。

汽車電子中的電機控制

　　高集成度將是主驅電機的發展趨勢

　　未來高集成度將會成為所有主要器件的主流趨勢。現階段瑞薩已經將很多器件集成在一起，從MCU、IGBT、預驅動等主驅電機相關產品，瑞薩提供了全套的電機解決方案。例如：

　　1)MCU(RH850/C1X)集成了旋變解碼器(RDC)以及硬件電流環算法(EMU)。同時又是鎖步雙核，可以滿足ISO26262的ASIL-D標準的功能安全性要求。

　　2)IGBT，除了在電壓上有多種選擇外(650V/900V/1200V),自身晶圓(Die)還內置了溫度傳感器。從而可以更加精確地提供IGBT實時的溫度信息。這在以前都是沒有的。

　　3)預驅動，除了集成有為IGBT溫度傳感器所配置的A/D外，還把隔離功能進行了內置。

　　瑞薩電子的主驅電機控制目前面向市場的方案有兩種，一個是體積為0.9L的電機控制器(Inverter)，風冷的機電一體化20KW方案，此方案對合作車廠技術能力要求較高，目前正與某日本車廠合作。另一種為更加成熟的方案，是體積在2.9L液冷的電機控制器(40~60KW)。與目前國內主流產品比較契合，已經開始與國內車廠進行產品研發。而0.9L和2.9L的控制器體積，將會大大提升產品在車內配置的靈活性。

磁性角位置傳感器芯片將成為馬達新的應用潮流

　　馬達制造商正從昂貴的旋轉變壓器、光學編碼器以及廉價的霍爾閂鎖器轉為使用磁性角位置傳感器芯片。和磁性角位置傳感器芯片相比，旋轉變壓器和光學編碼器價格昂貴、耗電、笨重和占地面積大。此外，光學編碼器不適合在惡劣的環境下運行并且容易受到污染。而艾邁斯半導體的磁性角度位置傳感器在磁場噪聲嚴重等其他惡劣環境下也能運作。同時，該芯片也基本可以免受環境的污染。

　　在電機換向反饋應用中，馬達供應商正從離散的霍爾效應芯片轉為使用磁性角度位置傳感器芯片。向馬達控制器提供電機換向反饋時，通常需要使用3~5個離散的霍爾效應芯片。雖然離散的霍爾效應傳感器價格并不高，但芯片的數量加上需要的被動元件和相關導線大幅增加了整套馬達解決方案的物料成本。除此以外，離散的霍爾效應芯片，當作為一個整體用于電機換向反饋時并不精確，影響了馬達總體的效率和性能。與之相反的是只需一個磁性角度位置傳感器芯片，便可提供高精確性的電機換向反饋，降低了系統成本同時實現更高性能和效率的馬達。

　　艾邁斯半導體最新推出的磁性角度位置傳感器AS5x47產品系列，憑借其在傳感器芯片硬件上具備的同樣功能，正幫助免除馬達控制器和處理器軟件計算任務。AS5x47產品系列集成的這一特點被稱作動態角誤差補償(DAEC)。

參考文獻：

　　[1]王瑩.電機驅動走向高效節能[J].北京：電子產品世界，2013，(9)：12-14.

　　[2]于寅虎.新型電機控制技術用于電動汽車的機遇與挑戰[J].北京：電子產品世界，2014，(9)：12-14.

　　[3]Richard Chung，Roy Davis，Steven Hong，等.更高效電機驅動的基本挑戰和解決方案[J].北京：電子產品世界，2015，(7)：12-14.

本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2016年第6期第8頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。