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IC的de另ling一yi個ge缺que點dian是shi開kai發fa工gong具ju有you限xian
，例li如ru缺que乏fa固gu件jian開kai發fa環huan境jing。大da多duo數shu業ye界jie領ling先xian的de單dan片pian機ji供gong應ying商shang均jun提ti供gong種zhong類lei繁fan多duo的de易yi用yong工gong具ju，這zhe一yi點dian與yu之zhi形xing成cheng鮮xian明ming對dui比bi。

 

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ASSP電dian機ji驅qu動dong器qi時shi，電dian機ji係xi統tong設she計ji人ren員yuan不bu僅jin使shi用yong的de元yuan件jian數shu最zui少shao


，而er且qie靈ling活huo性xing也ye可ke達da中zhong等deng程cheng度du。但dan是shi，這zhe類lei高gao度du集ji成cheng的de解jie決jue方fang案an各ge自zi有you不bu同tong的de局ju限xian性xing
，例li如ru固gu定ding的de功gong能neng、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BLDC電dian機ji進jin行xing優you化hua的de係xi統tong沒mei有you影ying響xiang。半ban導dao體ti供gong應ying商shang提ti供gong的de硬ying件jian以yi及ji固gu件jian參can考kao設she計ji和he庫ku可ke極ji大da地di縮suo短duan開kai發fa時shi間jian，從cong而er加jia快kuai將jiang高gao級ji電dian機ji控kong製zhi和he驅qu動dong概gai念nian投tou入ru市shi場chang的de步bu伐fa。