電機(jī)控制在白色家電、工業(yè)控制以及汽車電子中的發(fā)展與動向

　　伺服系統(tǒng)中，功率模塊前端需要有一個(gè)驅(qū)動器，ADI提供了針對此應(yīng)用的ADuM4135，該產(chǎn)品隔離部分基于ADI的iCoupler磁隔離技術(shù)，能夠?yàn)楣β势骷峁┏浞值谋Ｗo(hù)，此外，其具有非常小的傳輸延時(shí)以及很高的可靠性。

　　用于運(yùn)動的位置控制步進(jìn)電機(jī)

　　工業(yè)控制領(lǐng)域的趨勢集中在符合安全法規(guī)和減輕對環(huán)境的影響方面。從電機(jī)控制的角度，提高能效和降低噪聲是技術(shù)趨勢。行業(yè)趨向采用單芯片方案，集成高技術(shù)32位處理器和用于驅(qū)動外部分立功率FET或電源模塊的門極驅(qū)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(dǎo)體 系統(tǒng)方案部 大中華及亞太區(qū)域營銷經(jīng)理 于輝

　　步進(jìn)電機(jī)用于運(yùn)動的位置控制是很有用的，且易于使用。安森美半導(dǎo)體是電機(jī)控制領(lǐng)域的關(guān)鍵供應(yīng)商，公司新的步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)為提高能效和降低噪聲提供了新的方案。傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)電流控制模式是恒定的，而安森美半導(dǎo)體的高電源能效步進(jìn)電機(jī)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)電流，匹配電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度，無需任何軟件和高技術(shù)處理器。LC898240是步進(jìn)電機(jī)電流控制器，它與傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器協(xié)同工作。LV8702V包含驅(qū)動電源及電流控制器。

　　智能電機(jī)成為提高電機(jī)效率的需要

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球大約50%的電能都是被電機(jī)/馬達(dá)消耗的，而數(shù)量巨大的家用電器及工業(yè)設(shè)備占比很大，如家電類的冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、風(fēng)扇、水泵等都需要電機(jī)提供動力， 而工業(yè)設(shè)備中大量的步進(jìn)馬達(dá)，如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、雕刻機(jī)、紡織機(jī)等。如今，90%已經(jīng)安裝的電機(jī)無論需要與否，都連續(xù)不斷地全速運(yùn)作，有些電機(jī)驅(qū)動效率低下，發(fā)熱嚴(yán)重，而有些使用機(jī)械系統(tǒng)調(diào)節(jié)輸出，就像我們開車時(shí)，時(shí)而油門時(shí)而剎車調(diào)整車速一樣，非常浪費(fèi)。

　　單純從民用角度講，高效電機(jī)的發(fā)展趨勢是發(fā)展智能馬達(dá)，提高效率并減少不必要的輸出。現(xiàn)代的家用電器，在滿足使用需求的基礎(chǔ)上，已經(jīng)在非常努力地提高電機(jī)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(jī)驅(qū)動技術(shù)。工業(yè)設(shè)備中的智能電機(jī)驅(qū)動的推廣，同樣能大幅度提高電機(jī)的使用效率。

　　東芝電子的MCD產(chǎn)品，致力于滿足客戶需求，提供可靠高效的產(chǎn)品。針對提高電機(jī)效率，不斷使用新技術(shù)滿足客戶需求。

　　1. INPAC 技術(shù)(智能相位控制技術(shù))應(yīng)用于直流無刷電機(jī)驅(qū)動，在不同速度下智能調(diào)節(jié)電機(jī)電流相位，提高電機(jī)在不同工況下的效率;

　　2.步進(jìn)電機(jī)AGC技術(shù)，應(yīng)用于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，能夠智能檢測步進(jìn)電機(jī)負(fù)載的高低，在電機(jī)處于輕負(fù)載的情況下，智能降低電機(jī)電流及轉(zhuǎn)矩輸出，在保證電機(jī)正常工作的狀態(tài)下降低功率。

汽車電子中的電機(jī)控制

　　高集成度將是主驅(qū)電機(jī)的發(fā)展趨勢

　　未來高集成度將會成為所有主要器件的主流趨勢?，F(xiàn)階段瑞薩已經(jīng)將很多器件集成在一起，從MCU、IGBT、預(yù)驅(qū)動等主驅(qū)電機(jī)相關(guān)產(chǎn)品，瑞薩提供了全套的電機(jī)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(huán)算法(EMU)。同時(shí)又是鎖步雙核，可以滿足ISO26262的ASIL-D標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)置了溫度傳感器。從而可以更加精確地提供IGBT實(shí)時(shí)的溫度信息。這在以前都是沒有的。

　　3)預(yù)驅(qū)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(jìn)行了內(nèi)置。

　　瑞薩電子的主驅(qū)電機(jī)控制目前面向市場的方案有兩種，一個(gè)是體積為0.9L的電機(jī)控制器(Inverter)，風(fēng)冷的機(jī)電一體化20KW方案，此方案對合作車廠技術(shù)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(jī)控制器(40~60KW)。與目前國內(nèi)主流產(chǎn)品比較契合，已經(jīng)開始與國內(nèi)車廠進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)。而0.9L和2.9L的控制器體積，將會大大提升產(chǎn)品在車內(nèi)配置的靈活性。

磁性角位置傳感器芯片將成為馬達(dá)新的應(yīng)用潮流

　　馬達(dá)制造商正從昂貴的旋轉(zhuǎn)變壓器、光學(xué)編碼器以及廉價(jià)的霍爾閂鎖器轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變壓器和光學(xué)編碼器價(jià)格昂貴、耗電、笨重和占地面積大。此外，光學(xué)編碼器不適合在惡劣的環(huán)境下運(yùn)行并且容易受到污染。而艾邁斯半導(dǎo)體的磁性角度位置傳感器在磁場噪聲嚴(yán)重等其他惡劣環(huán)境下也能運(yùn)作。同時(shí)，該芯片也基本可以免受環(huán)境的污染。

　　在電機(jī)換向反饋應(yīng)用中，馬達(dá)供應(yīng)商正從離散的霍爾效應(yīng)芯片轉(zhuǎn)為使用磁性角度位置傳感器芯片。向馬達(dá)控制器提供電機(jī)換向反饋時(shí)，通常需要使用3~5個(gè)離散的霍爾效應(yīng)芯片。雖然離散的霍爾效應(yīng)傳感器價(jià)格并不高，但芯片的數(shù)量加上需要的被動元件和相關(guān)導(dǎo)線大幅增加了整套馬達(dá)解決方案的物料成本。除此以外，離散的霍爾效應(yīng)芯片，當(dāng)作為一個(gè)整體用于電機(jī)換向反饋時(shí)并不精確，影響了馬達(dá)總體的效率和性能。與之相反的是只需一個(gè)磁性角度位置傳感器芯片，便可提供高精確性的電機(jī)換向反饋，降低了系統(tǒng)成本同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高性能和效率的馬達(dá)。

　　艾邁斯半導(dǎo)體最新推出的磁性角度位置傳感器AS5x47產(chǎn)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(dá)控制器和處理器軟件計(jì)算任務(wù)。AS5x47產(chǎn)品系列集成的這一特點(diǎn)被稱作動態(tài)角誤差補(bǔ)償(DAEC)。

參考文獻(xiàn)：

　　[1]王瑩.電機(jī)驅(qū)動走向高效節(jié)能[J].北京：電子產(chǎn)品世界，2013，(9)：12-14.

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

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

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