BLDC成48V系統“翹楚” 電機驅動IC市場“混戰”持續

節能減排、降本增效已成為當下全球汽車市場的主基調，尤其是隨著近年來新能源應用的飆升，汽車市場開始對各類新型電氣化零配件和半導體器件出現遠強于以往的需求。BLDC（直流無刷電機）作為新能源汽車應用風潮中的重要參與者，如今正越來越受到主流汽車大廠的熱捧，從雨刮器、動力方向控制到通風和風扇等汽車零部件上，現在幾乎都能夠看到BLDC的身影。隨著應用面的逐步擴大，與電機驅動相關的芯片市場也迎來利好增長期。BLDC這波“風口”的推波助瀾下，電機驅動IC市場能否創造更多可能，備受關注。

為了響應全球各國節能減排、降本增效的號召，如今48V系統已經成為越來越多混動汽車的標配。畢竟，48V輕混系統優勢眾多，其電源系統比傳統的12V電源系統能夠儲存更多電量，在配備啟停系統的車上可以實現長時間關閉發動機，減少出現電池電量過低而頻繁起動發動機充電的情況（如果不充電就無法起動發動機了），從而避免浪費過多的燃油。

除此之外，相比高壓混動系統而言，成本也能更低，卻可以達到高壓混動系統（電池電壓>100V）大部分節能效果，按照德爾福的測算，48V輕混系統是高壓輕混系統成本的30%，能達到高壓輕混系統70%的節能效果，可謂是真正意義上實現節能減排。尤其是如今的新能源汽車市場，得益于48V電壓系統的愈發流行，BLDC這類能夠很大程度節約能源和提升效率的方案，也得以在新能源市場大展身手。

峰岹科技（深圳）股份有限公司應用技術總監羅薛表示：“BLDC這類直流無刷電機是主流且不可逆的應用，未來很多細分市場大都將陸續轉向以直流無刷電機為主導，背后主要也是低能耗的驅動以及效率和噪音的改善。因此，包括汽車之外的很多細分市場，如今都可以看到傳統的有刷電機逐漸被BLDC替代的趨勢。”

高效率的變速和更長的電機使用壽命是BLDC電機被越來越多采用的主要原因之一，這與汽車48V系統的普及化不謀而合，由此也將進一步驅動大量半導體元器件市場需求的攀升，德州儀器 (TI) 電機驅動器業務部門總經理Kannan Soundarapandian在接受《華強電子》記者采訪時也表示：“48V汽車系統正被廣泛應用于多種終端設備，例如起動發電機、車身電機系統、DC/DC轉換器、暖通空調 (HVAC)、電動助力轉向系統和加熱器等。此類應用需要適用于48V電壓系統的組件和核心技術來支持，如TI的新型DRV3255-Q1電機驅動器、電源管理、微控制器、用于測量電壓、電流、位置的傳感元件、檢測控制器局域網絡 (CAN) 等通信元件以及比較器、放大器、數據轉換器、隔離溫度傳感器和開關/多路復用器等內部元件。”

“無論使用哪種架構方法，功能安全性和尺寸都是48 V系統BLDC電機驅動器解決方案的主要挑戰。除了尺寸方面的差異，離散的解決方案在進行諸如ASIL D的系統級評估時，所需的開發時間和專業知識和集成方案相比也存在諸多差異。”

尤其是驅動芯片領域，隨著此類方案在應用端的日趨普及，也極大程度上降低了BLDC在汽車48V應用市場的配套成本。如今，市場門檻正逐步降低，為尋求更大的價值體現，該領域也出現越來越多的混合型“打法”，將控制和驅動整合起來形成電機驅動整體化解決方案。

BLDC電機的驅動電路主要有三大部分：控制器、柵極驅動，也就是常說的預驅，以及功率MOSFET/IGBT，就是通常說的驅動。還有專用于反饋給控制器的反饋信號，其中會用到霍爾傳感器，以及旋轉變壓器、磁編碼器或者光編碼器。除此，也有不用傳感器的方案。但據記者了解，目前最傳統，最成熟的驅動方案是將這三部分都分開，將柵極驅動和功率MOSFET集成為IPM的路徑。但現在比較主流的方案則是將柵極驅動集成進控制器中，后面再接上功率MOSFET或者IGBT，進而來驅動BLDC。而且，SoC系統集成化也蔚然成風，通過整合成SoC進而直接驅動BLDC。

畢竟，控制和驅動器是任何BLDC電機解決方案的兩個基本要素。對于汽車安全應用，如今市場上已經能夠看到尺寸減小的趨勢，但是基于安全性和ASIL D認證方面的考慮，廠商通常將控制和驅動器作為獨立的集成電路來驅動。安全集成的趨勢通常是關注于電機驅動器的電源和模擬信號鏈的集成，以及控制器通信的集成。

但市場終究還是講求普及化，對于上述哪種方案能夠最終成為市場主流，被廣大汽車OEM廣泛接納，Kannan Soundarapandian認為：“無論使用哪種架構方法，功能安全性和尺寸都是48V系統BLDC電機驅動器解決方案的主要挑戰。除了尺寸方面的差異，離散的解決方案在進行諸如ASIL D的系統級評估時，所需的開發時間和專業知識和集成方案相比也存在諸多差異。與現有的三相48V BLDC電機驅動器相比，借助DRV3255-Q1，TI符合功能安全要求的電機驅動器有助于使MHEV系統達到ASIL D的要求，同時還能將電路板空間減少多達30%。另一個值得考慮的重要因素是車用48V系統是一塊新興的市場，在現有的市場中沒有太多的解決方案既能滿足ASIL D要求又能實現集成，比如[MCU+預驅]+驅動。”