幾款高性價(jià)比電機(jī)驅(qū)動芯片及方案推薦
電機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，可以說大部分動的產(chǎn)品內(nèi)部都有電機(jī)的身影，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域有風(fēng)機(jī)、泵、電動車、電動工具、壓縮機(jī)、農(nóng)機(jī)具，以及汽車應(yīng)用等等。隨著各國出臺了更加嚴(yán)格的用電標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)能電機(jī)成為了市場關(guān)注的熱點(diǎn)，而BLDC電機(jī)具有高效率、高速率、長壽命等優(yōu)點(diǎn)，成為了業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。
電機(jī)控制IC，是一種可以控制BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)速、方向，及扭矩的IC，控制信號可以是模擬信號，或者數(shù)字信號，且通常會包括來自電機(jī)的某種類型的反饋，比如位置、速度、電流和溫度等，以確保電機(jī)的正常運(yùn)行。
電機(jī)驅(qū)動IC，則可以是集成柵極驅(qū)動器，并使用外部半橋電路/MOSFET/IGBT；也可以集成柵極驅(qū)動器和半橋電路/MOSFET/IGBT。電機(jī)驅(qū)動器IC一般會提過熱、過壓、過流、短路和欠壓等保護(hù)功能。
近幾年隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展、MCU與驅(qū)動組件的普及，使得BLDC電機(jī)的總體成本降低了很多，再加上這幾年來，永磁新材料、自動控制技術(shù)，電力電子技術(shù)，特別是大功率開關(guān)器件的發(fā)展，以及國內(nèi)高壓、高速電機(jī)制造技術(shù)的提升，BLDC電機(jī)得到了長足的發(fā)展。現(xiàn)在，我們在很多場合都看到了BLDC電機(jī)的身影。
由于BLDC電機(jī)的用量在逐年提升，帶動了電機(jī)控制與驅(qū)動IC市場的持續(xù)增長。BLDC電機(jī)與交流電機(jī)最大的不同就是，它需要一個(gè)控制和驅(qū)動系統(tǒng)。BLDC電機(jī)的驅(qū)動控制電路主要有三大部分：控制IC、柵極驅(qū)動，也就是我們常說的預(yù)驅(qū)，以及功率MOSFET/IGBT，就是通常說的驅(qū)動。當(dāng)然，還有傳感器、隔離器、阻容元件等電子元器件。
根據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)FMI的統(tǒng)計(jì)，2022年全球電機(jī)控制IC市場規(guī)模約為49億美元，預(yù)計(jì)2023年為52億美元，2023年~2033年期間以5.3%的年復(fù)合增長率為5.3%。預(yù)計(jì)2023年，全球電機(jī)驅(qū)動IC市場規(guī)模為42.4億美元，到2033年可達(dá)76.7億美元。
下面將由我愛方案網(wǎng)介紹幾款高性能電機(jī)驅(qū)動芯片：
HPM6700/6400系列芯片
HPM6700/6400 系列產(chǎn)品是先楫半導(dǎo)體推出的高性能高實(shí)時(shí) RISC-V MCU 旗艦產(chǎn)品，目前已經(jīng)量產(chǎn)。與國際競品相比，HPM6700系列芯片單核運(yùn)行主頻即可達(dá)到驚人的816MHz，在CoreMark跑分測試中，HPM6700獲得了9220的高分，成功刷新了國際MCU領(lǐng)域的性能記錄。
在具體性能方面，HPM6700/6400系列芯片采用RISC-V 內(nèi)核，支持雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算及強(qiáng)大的 DSP 擴(kuò)展，主頻頻率創(chuàng)下了MCU 性能新紀(jì)錄，是目前市場上高性能MCU的理想之選。此外，該系列芯片還配置了高效 L1 緩存和本地存儲器，加上 2MB 內(nèi)置通用SRAM，極大避免了低速外部存儲器引發(fā)的性能損失。
HPM6700/6400系列芯片還擁有強(qiáng)大的多媒體支持能力和豐富外設(shè)接口，其適配的LCD顯示控制器可支持高達(dá)1366x768 60fps的八圖層RGB顯示支持，支持圖形加速功能，可支持雙千兆以太網(wǎng)，IEEE1588，雙目攝像頭。并具有4個(gè)獨(dú)立的pwm模塊，每個(gè)模塊可生成8通道互補(bǔ)PWM，及16通道普通PWM、3 個(gè) 12 位高速 ADC 5MSPS、1 個(gè) 16 位高精度 ADC 2MSPS、4 個(gè)模擬比較器等多個(gè)接口。
在安全性方面，HPM6700/6400系列芯片集成了 AES-128/256, SHA-1/256 加速引擎，支持固件軟件簽名認(rèn)證、加密啟動和加密執(zhí)行。
HPM6300系列
先楫半導(dǎo)體推出的HPM6300全系列產(chǎn)品采用晶心Andes D45 RISC-V內(nèi)核，支持雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算。模擬模塊包括16bit-ADC，12-bit DAC和模擬比較器，配以多組納秒級高分辨率PWM，為馬達(dá)控制和數(shù)字電源應(yīng)用提供強(qiáng)大硬件支持；通訊接口包括了實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，支持IEEE1588，內(nèi)置PHY的高速USB，多路CAN-FD及豐富的UART，SPI，I2C等接口。（已量產(chǎn)）
HPM6300的主頻達(dá)到648MHz, 并具有FFA協(xié)處理器，能實(shí)現(xiàn)FFT/FIR快速計(jì)算，具備3個(gè)16位的ADC、10/100M以太網(wǎng)等，適合工業(yè)自動化、電網(wǎng)等行業(yè)應(yīng)用，如工業(yè)自動化領(lǐng)域的伺服驅(qū)動器、PLC、工業(yè)控制器，電網(wǎng)的DTU、斷路器等產(chǎn)品。
不僅在性能方面表現(xiàn)優(yōu)異，HPM6300同時(shí)也是一款高性價(jià)比的產(chǎn)品，其高實(shí)時(shí)性、互聯(lián)性、16位ADC的特性，一經(jīng)推出就獲得了自動化、電網(wǎng)、新能源客戶的認(rèn)可。目前已在行業(yè)頭部客戶中導(dǎo)入產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在FFT、AI推理性能上超越了傳統(tǒng)的DSP。
在工業(yè)領(lǐng)域，電機(jī)驅(qū)動是整個(gè)自動化的基礎(chǔ)應(yīng)用，如用于CNC機(jī)床、機(jī)器人的伺服驅(qū)動器，用于新能源汽車的主驅(qū)、壓縮機(jī)驅(qū)動等。由于這些行業(yè)本身的發(fā)展和需求增加，對MCU提出了更高的要求，如高算力、高實(shí)時(shí)性、16位ADC、單芯片多軸控制等。
另外，HPM6300系列在功耗上進(jìn)行了深度優(yōu)化，對于電源管理域進(jìn)行了更加精細(xì)的劃分，實(shí)現(xiàn)了低至1.5uA的待機(jī)功耗，及低至40mA的運(yùn)行功耗（全速運(yùn)行coremark，外設(shè)時(shí)鐘關(guān)閉），皆低于市場上同類國際品牌的功耗。
HPM6200系列
HPM6200是先楫半導(dǎo)體推出的高性能、高實(shí)時(shí)、高精度混合信號的通用微控制器系列，為精準(zhǔn)控制而生，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括新能源，儲能，電動汽車，工業(yè)自動化等。（2023Q1量產(chǎn)）
與國際品牌T公司C2000相比，先楫半導(dǎo)體HPM6200系列CPU性能實(shí)現(xiàn)了超越。HPM6200主頻600MHz，而C2000在200MHz以內(nèi)；
對比國際品牌S公司的G4系列，HPM6200系列在CPU性能、16位ADC、PLA等性能和功能上實(shí)現(xiàn)超越。
性能方面，HPM6200系列芯片主頻達(dá)到600MHz， 是RISC-V 單雙核處理器，帶有FPU和DSP，內(nèi)置4 組8通道增強(qiáng)型 PWM 控制器（8ch/組），提升了系統(tǒng)控制精度，可實(shí)現(xiàn)單芯片控制多軸電機(jī)或者單芯片實(shí)現(xiàn)復(fù)雜拓?fù)涞臄?shù)字電源。同時(shí)配備了可編程邏輯陣列 PLA， 3 個(gè) 2MSPS 16 位高精度 ADC， 16個(gè)模擬輸入通道以及4 個(gè)模擬比較器和 2 個(gè) 1MSPS 12 位 DAC。
此外，HPM6200系列還具備多種通訊接口：1 個(gè)內(nèi)置 PHY 的高速 USB，多達(dá)4路CAN-FD， 4 路 LIN 及豐富的 UART、 SPI、I2C 等。
伺服驅(qū)動器方案介紹：
先楫的HPM6400系列產(chǎn)品幫助客戶實(shí)現(xiàn)了單芯片控制4個(gè)伺服電機(jī)+LCD顯示屏驅(qū)動，伺服控制上實(shí)現(xiàn)電流、速度、位置三環(huán)控制。片上集成的16Bit ADC取代傳統(tǒng)的12bit ADC，可以進(jìn)一步提高電流、電壓的采集精度，提高伺服的定位精度。同時(shí)，片上也有豐富的外設(shè)，幫助客戶提高連通性、可靠性等。
