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2021年4月28日，由全球专业的电子科技媒体<电子发烧友>主办的“2021无刷直流电机控制技术研讨会”在深圳隆重举办，本次会议邀请到灵动微电子、Keysight、ST、国民技术、航顺芯片、极海半导体、芯旺微、兆易创新、峰岹科技、泰芯半导体、Qorvo等国内外优秀企业的专家做精彩分享。
当前，BLDC创新应用快速发展，新品爆品层出不穷。电子发烧友总经理张迎辉表示，本次大会除了邀请ST、Qorvo等国际厂商之外，还特别邀请了众多优秀的国产芯片原厂。由于疫情的影响，国际原厂在安排人手异地出差时有所顾虑。同时众多国产相关的芯片企业，最近几年均以BLDC技术和应用为重要市场突破口，谋求快速发展。
随着国产IC在BLDC技术上的产品线更加丰富，更加有针对性地为国内市场做定制化开发，技术研发与支持人员越来越强大，对于将来拿下更多的市场份额，都有着强大的信心。国产厂商的强势突起，得益于贴近市场的快速响应以及中国芯片生产制造能力，尤其是在55nm成熟工艺上的供货能力。
图：电子发烧友总经理张迎辉
那么，国产芯片在2021年会迎来BLDC市场的一个怎样的变化？国际厂商又会有哪些更新的技术来服务中国市场的核心客户？在今天的BLDC大会上，众多国内外芯片厂商同台献技，给在大家带来非常多的干货分享。
灵动微电子：基于MM32 MindSPIN平台 十五万转高速电机驱动方案介绍
灵动微电子是中国本土领先的32位MCU产品及解决方案供应商，在全球5个城市设有分支机构，并在日韩、东南亚、欧洲及北美开展业务，更好的利用全球技术及人力资源，完善产品研发，为客户提供销售和技术支持服务。
在本次大会上，灵动微电子技术经理朱川邻带来了《基于MM32 MindSPIN平台 十五万转高速电机驱动方案介绍》的分享。灵动微电子在产品能力布局方面，秉持品质可靠性、自主创新、软件生态、持续供货的理念，在核心技术方面，坚持安全、可靠、开放、能效等原则。
图：灵动微电子技术经理朱川邻
灵动微电子的MM32 MCU产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、电机和电源专用微控制器MM32 SPIN系列以及无线互联微控制器MM32 W系列。
该公司产品的应用领域涉及医疗健康、智慧家电、物联网、个人设备、手机与电脑、通信基建、汽车电子以及智能工业。朱川邻强调，目前公司的MM32产品在汽车的后装市场已经有很大的出货量，国内最大的筋膜枪厂商也在采用公司的芯片方案。
今年灵动微电子将会推出多款新品，包括通用系列的产品F3270、F0270、F0040、F0140、F5270；低功耗系列产品L0130和L0020，功耗将会比之前该系列的产品更低；无线系列产品W0130、W3270、W0270；电机系列产品SPIN0280、SPIN3270、SPIN180C、SPIN380C。
灵动微电子的电机MCU方案在智慧出行、家用电器等多个领域被应用，朱川邻介绍，目前公司的完整方案在智慧出行中已经有不少客户在使用，比如被用在2轮/3轮电动自行车，平衡车/滑轮车上，家电中的冰箱压缩机、室内空调风机等产品也有客户在用公司的方案。
Keysight：电池模拟器优化电池供电BLDC的续航
Keysight是全球领先的电子测量公司，该公司通用的电源产品市场经理饶骞在本次大会上带来了《电池模拟器优化电池供电BLDC的续航》的精彩分享。当前，在人工智能和工业4.0的驱动下，电池供电下电机驱动产品普遍存在续航的焦虑，比如无人机、智能配送车等。
图：Keysight电源产品市场经理饶骞
那么电池供电设备的功耗共性和测试挑战如何，据饶骞介绍，功耗特性方面，从时间角度来看，电流转换速度快，需要更快的采样率；应用场景复杂，需要长时间测量。从幅度角度来看，休眠电流小，在uA-mA 级；工作电流大，mA、A甚至数百A，需要极高的动态电流测量能力（A/D垂直分辨率）。
这对测试手段的挑战体现在几个方面：一是高采样率、高分辨率、即可以捕获瞬态，也可以长时间记录；二是电流测量必须是高动态范围、高灵敏度和无压降；三是对海量数据的优化处理和分析能力。
而这就可以采用APS准确评估功耗，功耗范围从微瓦到百千瓦，APS具有1-4路的电源和负载，内置电池内阻仿真，内置电量计，功能强大的分析软件和拖拽式测试序列软件。比如BV9200B系列产品，支持API函数调用，用户可进行软件二次开发。
比如无人机的功耗测试，操作无人机起飞，降落，从开机，连接WIFI，起飞到降落的过程，软件实时记录所有操作过程电流变化，那么如何评估电池续航时间，电池容量除以平均功耗电流吗？而事实是实测与技术规格书的指标相差20%。
电池容量与温度、倍率都有关系。而电池模拟可以减少研发电池管理原型机的不确定性，缩短开发时间，APS有电池内阻仿真功能，可以任意设置电池和电阻，模拟输出电压，当充电电流发生改变时，蓄电池的端电压受内阻影响而发生波动，符合真实。
意法半导体：ST的电机控制解决方案和应用
意法半导体的电机控制高级应用开发工程师许锡裕分享介绍了ST的电机控制解决方案和应用，并对意法半导体的技术团队和支持服务进行了简述。
图：意法半导体的电机控制高级应用开发工程师许锡裕
在电机控制领域，意法半导体电机控制创新技术中心依照重点行业进行了划分，主要面向家用电器和空调、电机驱动以及电池供电和低压应用。意法半导体在深圳、上海和首尔也建设了电机控制实验室，这些实验室内部配备的测试设备齐全，可以对客户应用展开全面测试。
STM32的电机控制产品主要基于Arm Cortex-M内核（M0、M0+、M3、M33、M4和M7），既有高性能的STM32F7/H7，也有针对主流应用的STM32F0，针对超低功耗的STM32L0等，开发人员可以灵活地为自己的应用程序找到最适配的STM32产品。
意法半导体同样为电机控制驱动提供一系列产品，从嵌入式功率级的集成驱动器（STSPIN）到高达数十千瓦的离散智能门驱动器（STDRIVE）。在电源方面，ST也拥有业内最广泛的产品组合，包括分离元器件和电源模块，满足30W到250kW的大功率需求。
为了解决广泛的低压与高压应用的需求，意法半导体定义了三种不同的集成级别。第一种是离散解决方案，组件选择包括MCU（STM8/STM32）、STDRIVE系列的门驱动器和STPOWER系列的离散功率设备。第二种是智能集成，解决方案由STSPIN32FF0等系统封装（MCU+门驱动器）和离散功率级组成。最后是功率集成，将单片机与SLLIMM系列的STSPIN单片或IPM相结合。
围绕STM32的运动控制生态系统，意法半导体提供了一系列软件工具链。比如电机控制开发工具包X-Cube-MCSDK，该工具包涵盖了固件库、图形配置程序和监控功能，支持STM32和STSPIN32单片机。还有STM32Cube，专为配置程序和代码生成的工具集。此外，ST还提供了各式各样的硬件开发版，涵盖了不同的电压和功率，工程师可以根据不同的技术性能来灵活设计。
国民技术：无刷直流电机控制解决方案
国民技术行业高级总监陈典帅也在本次无刷直流电机技术研讨会上分享了自己的独到见解，介绍了国民技术的无刷直流电机控制解决方案。
图：国民技术行业高级总监陈典帅
国民技术自2000年成立以来，已经在安全、SoC和射频等领域发明了1000余项专利，并于2017年获得了中国专利金奖，累计出货量已经超过了14亿颗。国民技术主要产品及业务包括网络安全、可信计算、智能卡、通用MCU、无线射频等解决方案。
针对“安全+通用+无线射频”三大领域，国民技术开发了SoC技术架构、安全技术能力和低功耗射频技术三大技术平台，并由此衍生了通用安全MCU、高等级安全芯片和射频产品线。国民技术与台积电、中芯国际等一流晶圆厂和封测常合作，年交付达15000万颗。依靠优秀的供货品控能力，国民技术也和微软、英特尔等国际客户达成了长期战略合作。
在电机控制MCU产品线上，国民技术既有高性能多FOC电机应用MCU N32G455xx，也有高性价比电机应用MCU N32G435xx，低成本电机应用MCU N32G032xx，灵活满足各类应用的要求。国民技术的电机控制芯片开发套件不仅包括PC端的软件调试工具和开发包，也有硬件开发板和评估板套件。国民技术多FOC电机控制GUI提供了电机参数计算和下载功能，并支持HALL自学习、AB线序反向等特性，可以直观地查看数据波形。
在无速度传感器矢量控制系统中，电机的高性能运行需要获取精确的电机本体参数，但电机参数会随着电机复杂以及温度变化而随之改变，严重情况下甚至会导致电机系统故障。陈典帅介绍了国民技术业内领先的电机参数自动识别技术，以纯软件的方式来避免硬件成本的增加，目前该技术也在冰箱压缩机上得到了应用验证。
航顺芯片：超低功耗、高性价比，HK32MCU在无刷直流电机控制中获得广泛应用
在会上，航顺芯片产品经理陈水平发表了《航顺HK32MCU在无刷直流电机控制中的应用》的演讲。
图：航顺芯片产品经理陈水平
2014年，深圳航顺芯片成立于深圳，接着设立成都全球研发中心和上海分公司。 2018年起 HK32 MCU大批量产。陈水平表示，航顺芯片作为MCU领域的后起之秀，起步晚，但是发展迅猛，目前客户群体广泛。“我们在电机驱动领域加大研发力度，主要聚焦通用MCU系列，因为晶圆产能紧缺，5月到6月航顺的专用MCU会量产。”
航顺芯片近两年，已先后完成中国航空工业集团PRE A轮战略投资，已通过中国科学院/深圳市产业基金亿元A轮联合领投，深圳市汇顶科技-B轮独家战略投资，四轮合计数亿元融资。
陈总介绍说，2017年航顺推出了HK32F103家族，2018年推出了HK32F030、HK32F031家族，2019年推出了HK32F 030M、HK32SPIN电机家族等六大类产品，目前以低功耗MCU产品见长，航顺芯片的客户已经将其产品批量应用在汽车电子、医疗电子、工业和消费类电子以及智慧城市、智慧家居等各大场景。
陈水平表示，航顺芯片三大爆款产品：32F103系列、32F030、32F031家族，这些都是中国唯一32位MCU正向设计，不侵权，三个层次替换国外品牌。航顺主流型-M3内核 HK32F103家族，96M主频,CORTEX-M3内核，超低的动态功耗，Standby功耗1.6uA，适用于筋膜枪、按摩器、落地扇和风扇灯等转速不高的产品。M0内核 HK32F030A/031A家族，超低的动态功耗，Standby功耗1.6uA，更优的成本，兼容性可能达到90%。这些产品都可以实现对国外同类产品的直接国产替代。
极海半导体刘涛：APM32工业级MCU及电机控制应用方案
珠海极海半导体有限公司市场总监刘涛为观众带来了《APM32工业级MCU及电机控制应用方案》的主题分享。阐述了对电机市场的相关看法以及极海半导体针对目前的芯片相对应的方案。
图：珠海极海半导体有限公司市场总监刘涛
极海半导体成立于2019年，但公司做芯片已经有20年的历史，当前主要聚焦在工业、高端消费和汽车，主营产品为32位工业级通用MCU，工业互联网Soc-eSE安全主控，也是大基金一期与二期同时投资的芯片设计企业，同时也是国产CPU出货量最大的企业。极海半导体拥有四大芯片设计技术能力，多元CPU内核设计能力、多核异构芯片设计能力、混合架构芯片设计能力以及安全加密嵌入式eSE芯片设计能力。
刘涛表示当前全球电机需求正在逐年上升，而全球无刷电机的产量也在逐年增加，而无刷电机在国家能耗标准与国际接轨后，就需要用MCU去做一些优化的控制。而电机控制的意义就在于提高性能、降低能耗。
同时电机的应用范围广泛，极海也会针对不同应用提供一个成本最低的方案，在低成本的同时也能够保证产品质量。极海的方案主要是三点快、稳、准，同时在控制成本的同时还可以把控交货的稳定性。
极海工业级APM32 MCU工作主频在48MHz-500MHz，除了提供芯片产品以外，也会提供从开发板到SDK包括商务机的调试程序，做到对客户的全面支持。同时在深圳、上海、成都、广州等地都有原厂技术支持团队，可以第一时间服务客户。
目前极海半导体已经有许多落地应用案例，如机器人关节伺服系统、电单车电机驱动、高性能机器人伺服系统、冰箱变频控制器、摆轮分拣设备滚筒系统等。
芯旺微沈毅：ChipON KF32在电机控制领域的应用
上海芯旺微电子技术有限公司AE沈毅带来了《ChipON KF32在电机控制领域的应用》的主题分享，介绍了芯旺微KF32在电机产品的发展与相关应用案例。
图：上海芯旺微电子技术有限公司AE沈毅
目前电机广泛应用在汽车、工业、军警、医疗、家电、工具、健康、3C、消费等多个领域当中。电机的主要控制方式大致有三种，PWM控制器（代表为直流有刷电机，只需8位MCU）、VF控制器（3相交流异步电机，需要16位MCU）、FOC控制器（代表为3相永磁同步电机，需要达到32位MCU、DSP、FPGA）。
芯旺微最终选择了FOC算法，KF 32（FOC）可以让3相永磁同步电机获得直流电机的调速行为，具有响应速度快、高速、高转矩、转矩脉动小等特点。FOC的主要作用是将输入电压与电流都是直流量，转矩与转子电流成正比，改变转子输入电压就可以改变转子电流。
不仅是FOC，还是无感FOC，减少了位置传感器，通过嵌入在MCU中的算法模块来确定转子位置，这个方案具备高温、高速、可靠、低成本的特点。同时KF32也对FOC进行了相应优化，主频达到48-120MHz，此外在RAM、FLASH、ADC、CMP、PGA、PWM、QEI、工作温度等方面进行了许多优化。
在可配置的内核上，芯旺微拥有32位乘法器、32位除法器、32位DSP、多个64位累加器、数据加速单元、FPU单精度浮点运算单元等，可以根据不同产品进行配置。
沈毅介绍到，资源与生态上，芯旺微会提供自身产权的软件支持产品以及软件库支持，拥有丰富的调试工具、编程器，以及EVB、DEMO等调试板，网站社区内容生态服务等。
典型的应用场景有风机、水泵等，如KF32F130/KF32A140已经应用于无感FOC风机水泵（工规/车规兼容）上；另外还有轮毂电机、吸尘器电机（低于40V、大于500W）的应用，如吸尘机可以通过算法的优势实现在48M的平台上实现超过12万转的转速。
兆易创新：GD32 MCU提供多方位的电机驱动解决方案
兆易创新产品市场经理陈奇带来了GD32 MCU提供多方位的电机驱动解决方案。他介绍，2013年，兆易创新正式推出第一颗MCU产品——Cortex-M3 GD32 MCU；2016年发布第一颗国产Cortex-M4 32位MCU。经过多年技术沉淀，兆易创新GD32 MCU 已经拥有了26条完整的产品线，具备基于Arm® Cortex®-M23内核MCU产品M23、M3、M4、M33和RISC-V 等多内核，应用领几乎覆盖了主流市场。
图：兆易创新产品市场经理陈奇
在国际等诸多因素的影响下，半导体产品迎来国产化替代的机遇，市场份额不断提高。2017年GD32 MCU总销量超过1亿颗，到了2020年6月累积出货量突破了4亿颗，销量持续攀升。
近几年，国产芯片发展逐渐成熟，半导体厂商不断推出新产品以适应市场需求。陈奇介绍，GD32 MCU能实现不同系列间兼容，具备高性能、开发简易、工业级可靠性等特点。兆易创新发布的业界首颗基于RISC-V内核的通用MCU GD32V系列32位通用MCU产品，在行业内率先将开源指令集架构RISC-V引入通用微控制器领域， 在2020年发布了基于Arm Cortex-M33内核的GD32E501系列MCU，适用于传输速率较高的应用场景。GD30DRV8306、GD32F303RC、GD32VF103等芯片也广泛应用于无人机、汽车、扫地机器人、电钻等产品上。
同时，兆易创新持续打造GD32 MCU开发环境。陈奇表示，兆易创新提供从芯片到软件SDK、开发套件等完整工具链与开发生态，不断推进产业升级步伐。
峰岹科技：电机驱动专用芯片及方案
峰岹科技专注于高性能电机驱动控制芯片设计及核心应用控制算法研发，致力于把门槛降低，让普通工程师都能开发电机驱动方案。峰岹科技应用部总监罗薛从电机驱动专用芯片及方案等展开介绍。
图：峰岹科技应用部总监罗薛
随着人工智能技术的高速发展，越来越多的智能产品搭载AI技术，与此同时对产品的性能要求也逐步提高。峰岹科技打造出高性能电机驱动控制芯片，包括三相ASIC、单相ASIC、MCU、驱动IC、功率器件、IPM系列，适用不同的芯片应用场景，具有专用性强、高度集成、智能化、高能效等特点，稳定可靠，性能卓越，帮助客户简化产品设计，缩短产品开发周期。
其中电机主控芯片MCU包括三相第1代MCU FU6831/18/11，三相RISC-V双核MCU FU69XX，以及单相双核MCU FU5821等；电机主控芯片ASIC包括三相内置预驱有感正弦、三相全内置无感方波、三相全内置无感FOC、单相全内置主控ASIC、三相全内置主控ASIC等系列；驱动/功率器件/IPM包括中压半桥HVIC、高压半桥IPM、高压超结MOS等系列。产品广泛应用于消费电子、IT及通信设备、智能机器人、工业及汽车等领域。
罗薛提到，峰岹科技打造出专用ASIC——三相全内置无感FOC，其特点之一就是降低了噪音，广泛应用于各种电机驱动方案，例如空气净化器等对噪音有特殊的应用领域。
在提高方案鲁棒性的方式中，峰岹科技首次提出高鲁棒性电机控制算法，将其做成完全自主知识产权电机驱动专用IP内核。行业内位置估算精确度大概在±15度，而峰岹科技实现控制在±2度的精度，适用于同类电机不用调试。
珠海泰芯：双核架构的WiFi智能电机微控制器方案已获国内外大客户使用
珠海泰芯半导体有限公司成立于2016年，这是一家以集成电路设计、无线智能通信解决方案为一体的高新技术企业。这家企业先后推出了低功耗远距离物联网WIFI芯片、低功耗电机控制器芯片及产品方案。公司现有研发人员50余人，核心成员大多拥有名校硕士以上学历，并在国内外知名集成电路公司工作十年以上，例如Silicon Lab、中兴、扬智、炬力和建荣等，具有丰富的集成电路设计与量产经验。
珠海泰芯半导体佛山办事处经理柯福波表示，公司TXM4000采用了双核系统架构实现WiFi智能电机控制器的设计，包含两个子系统：1、电机控制子系统，使用了高性能的32位微控制器，最高工作频率可以达到72MHz，内置32KB高速Flash存储器，6KB SRAM，丰富的增强型I/O端口和外设连接到外部总线；2、WiFi通信子系统，该子系统采用一个高性能的32bit的CPU，集成WiFi基带和Imac硬件协议层，以及内置的2.4G RF电路。Wifi子系统可以独立运行，在不干扰电机控制系统的情况下，可以随时将电机控制子系统的运行状态通过WiFi报到互联网管理平台，也可以将管理平台下发的指令发送给电机控制子系统，控制或改变电机控制的运行状态。产品已经导入的厂商包括海康威视、大华等众多公司。
图：珠海泰芯半导体佛山办事处经理柯福波
柯福波分析说，泰芯WiFi支持覆盖范围达到5公里，普通商用应用环境可以达到4.2公里。泰芯WiFi相对传统WiFi的波长更长，数据可以传输2兆，可以传输视频，一个可以连接上千个节点。泰芯半导体将WiFi、IoT和电机技术深度融合，衍生出特殊的应用。
泰芯半导体MCU产品在电机领域开拓的方向包括筋膜枪、电子秤、落地扇、吸尘器、水泵、吊扇和血氧仪等领域。
Qorvo：电机控制的高速解决方案
Qorvo电机与电源部门应用经理李方哲分享了《电机控制的高速解决方案》的主题演讲，在分享中，他主要介绍了Qorvo的PAC高集成度电机控制芯片的架构、设计资源、Qorvo FOC算法，以及PAC适合的应用场景及他们能提供的解决方案。
图：Qorvo电机与电源部门应用经理李方哲
他还指出，相比采用分立方案和采用集成功率模块的方案，集成方案的IC数量更少，整体BOM成本会更低，同时还可满足驱动器小尺寸和高可靠性的要求。
图1：基于PAC芯片的电机控制框图。（来源：Qorvo）
在李方哲介绍的PAC 40V/20W的BLDC解决方案中，他主要介绍了Qorvo新推出的集成芯片PAC5285。据他介绍，该芯片是一款高度集成的低功耗BLDC控制器和驱动器，在单个产品中集成了闪存可编程MCU、电源管理、信号调理和三相BLDC逆变器。采用了50MHz Arm Cortex- M0内核，具有32kB闪存和8KB SRAM。PAC5285还包含一个40V单电源输入，非常适合用于12V电池供电应用。直流-直流电荷泵将电源输入转换为IC和逆变器电源，稳压器用于5V系统电源、内核和模拟电源。
此外，PAC5285还集成了差分放大器，用于检测电机电流，实现过流保护和电机控制。逆变器可配置为在过流、过压、欠压和过热事件时关闭。该功率监控器支持ADC在内部对所有电源轨进行采样。该器件包含六个40V/300mΩ MOSFET，支持三相BLDC电机应用。
在他看来，采用PAC5285的高集成度和单芯片可以显著减小PCB尺寸和降低BOM成本，因此非常适合用于超级紧凑的低功耗2节至6节电池供电BLDC智能电机控制。
李方哲还特别提到，PAC5285消耗极低的休眠电流，12VDC时仅为8µA。因此，比较适合电动牙刷等应用。
另外，他还介绍了更加高级的BLDC控制器PAC5526/5527及其开发板。
BLDC市场持续稳步增长，预计2025年将达223亿美元
电子发烧友行业分析师程文智分享了《BLDC及其控制市场的观察和思考》，他在分享中提到，全球BLDC市场规模在持续稳步增长中，2020年BLDC全球市场规模为171亿美元，预计未来五年将会以5.7%的年复合增长率增长，预计2025年将达到223亿美元。
图：电子发烧友行业分析师程文智
他在分享BLDC控制器产业链的时候，提到对于采用通用MCU方案的BLDC方案商来说，今年可能会遇到一些困难。因为自从去年年底以来，通用MCU成为了最为紧缺的物料，这包括32位和8位的。特别是海外原厂的MCU，国产的可能稍微好点。
据说，海外原厂的交货期基本都超过16周，也就是4个月了，普遍在半年左右。比较紧缺的物料需要超过50周才能拿到货。也就是说可能要等上一年。
现在有的MCU供应商甚至已经停止接单2022年的订单了。比如前几天发通告的盛群，以及之前的义隆都暂停接新单了。
同时他还分享了BLDC在不同应用市场的应用情况，比如风机、电动自行车、电动工具、压缩机，及汽车市场的应用。
最后，程文智分析说，今年是国外芯片缺货一年，国产MCU和MOS需要挑大梁。研发工程师创新选型优先挑选有货的中国芯。中国BLDC产业有望全面进入中国芯的时代，国内的兆易创新、灵动微、国民技术、中微、航顺等通用MCU企业需要抓住机遇。
半导体技术进步与一些开源FOC算法让更多的方案公司快速进入，带来更多的新产品，如服务机器人、园林工具、白色家电、协同工业机器人等等。
另外，碳中和目标和新的能源标准的实施，将推动BLDC电机应用迅速发展。
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