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編者按：

與其他類型電機相比，BLDC電機具備高可靠性、低噪音、高效率、節(jié)能降耗等性能優(yōu)勢，并可在較寬調(diào)速范圍內(nèi)實現(xiàn)響應快、精度高的變速效果，充分契合終端應用領域?qū)?jié)能降耗、智能控制、用戶體驗等越來越高的要求。根據(jù)機構預測，2018年至2023年期間，中國BLDC電機市場規(guī)模年平均增速達15%。

而作為終端應用產(chǎn)品的重要角色，BLDC電機控制器的需求也將隨之旺盛。同時伴隨節(jié)能減排政策以及應用智能化程度加深，應用端對BLDC電機控制器性能和功能上的要求也越來越高。到底怎樣的產(chǎn)品才能滿足應用需求？BLDC電機控制器的主要應用領域在哪里？未來趨勢又會怎么走？

本期《對話》欄目將以BLDC電機控制器為主題，邀請到半導體企業(yè)、BLDC電機控制器企業(yè)以及電機本體企業(yè)共同參與探討B(tài)LDC電機控制器行業(yè)的熱點話題，揭曉當前的應用和市場情況。以下是本期《對話》的具體問題。

對話問題導覽：

1.作為應用方，您對BLDC電機控制器的主控芯片有哪些性能和功能上的訴求？

2.作為芯片設計企業(yè)，談談BLDC電機控制器主控芯片的應用。貴公司有何特點和優(yōu)勢？

3.BLDC電機控制器應用中，對功率器件是否也有相關的性能要求提高？

4.智能化趨勢下，BLDC電機控制器的設計方向怎么樣？提出了什么要求或挑戰(zhàn)？

5.電機本體廠商對BLDC電機控制器的使用遇到了哪些困擾？有哪些具體要求？

6.針對BLDC電機控制器使用時出現(xiàn)保護措施不到位，經(jīng)常會導致部分元器件燒壞的情況，您怎么看？

7.簡要談談BLDC電機控制器的市場或應用趨勢。

受訪嘉賓：

1.作為應用方，您對BLDC電機控制器的主控芯片有哪些性能和功能上的訴求？

德昌電機干金云：性能方面，主要體現(xiàn)在運行功耗要低，而且可靠性和耐用性要高，在嚴酷的條件下，要經(jīng)得起產(chǎn)品的極限試驗。環(huán)境溫度方面，因為目前許多產(chǎn)品做得小型化，散漏方面都比較緊張，所以也有要求。

瑞德智能張均：主控芯片相對比較成熟和完善，我們大概需要的功能模塊基本都已經(jīng)包含。我們在選擇的時候，首先性能要求考慮，第一是主頻，就是對內(nèi)核的要求。第二是資源，比如運放、比較器、模塊等有沒有做內(nèi)置。如果有內(nèi)置的話，對我們整個方案布局或者開發(fā)來說，就相對比較簡潔。功能上其實更多考慮的就是集成度高低的問題。

拓邦股份郝才生：主控芯片應該是差不多快專用了，一般通用芯片適用不了電機控制，主要是ADC、PWM、運算速度的差別。整體來講，主控芯片的主要特點，一是對內(nèi)信號采集，二是對外是PWM發(fā)布，一進一出，這兩方面比較重要。

高科潤電子饒勇洲：我們有自己的軟件和硬件，目前沒遇到什么問題。主控芯片的使用上，基本還是看客戶需求。在客戶允許的成本范圍內(nèi)，根據(jù)客戶需要的整個系統(tǒng)，選擇對應的MCU。但一般會根據(jù)功能夠不夠用以及軟件資源夠不夠這兩方面考量。

朗特智能彭宗偉：現(xiàn)在主要是使用32位MCU，CPU的主頻度高。PWM也要符合要求。

2.作為芯片設計企業(yè)，談談BLDC電機控制器主控芯片的應用。貴公司有何特點和優(yōu)勢？

靈動微電子胡力興：由于BLDC應用范圍廣，所以需求也是多種多樣。比如單相BLDC的客戶會希望把霍爾傳感器集成進去;小功率BLDC的客戶會希望把MOSFET集成進去，做到更好的機電一體化；直流電機的客戶會希望有Predriver也就是預驅(qū)；工業(yè)的客戶對于芯片的可靠性，比如ESD、Latch up的抗性更高，碰到干擾時候芯片更加魯邦。總而言之，更高的可靠性，更高的集成度，更高的性價比，更高的控制效率是大家對主控芯片的主要訴求。

為此，靈動微電子MCU不但集成了LDO、Predriver、運放、比較器等，部分芯片還集成了MOSFET。為滿足客戶的性價比要求，靈動微電子專門針對電機應用度身定做芯片，去除無用功能。而對于可靠性要求，靈動微電子多數(shù)芯片針對汽車客戶而設計，在抗干擾和高可靠性方面有了長足的進展。

航順芯片白海英：目前BLDC電機應用無處不在，主控芯片也層出不窮。目前BLDC電機控制器的趨勢逐步邁向以32位MCU為主的高端控制，性能大大提升，主頻也越來越高，集成度也大大提高，例如集成預驅(qū)、比較器、運放和電機硬件FOC算法等，并且整體的成本也會越來越低。航順芯片推出BLDC電機驅(qū)動專用芯片HK32ASPIN010系列，主頻高達96M，集成硬件FOC算法，內(nèi)置比較器，適用于各種BLDC的應用場景。

國民技術舒曉華：目前，BLDC電機控制器對主控芯片在性能和功能上的訴求主要體現(xiàn)在MCU高性能、電控算法高性能、電控技術集成化、電控技術SoC化等方面。

作為國內(nèi)通用MCU、安全芯片的領軍企業(yè)，國民技術基于對中國電機市場的深刻理解和核心技術驅(qū)動力，憑借在業(yè)內(nèi)領先的MCU芯片與SoC技術，以及電機控制算法技術與BLDC電機方案，獲得了眾多行業(yè)客戶的信賴，助力電機控制應用持續(xù)創(chuàng)新和能效提升。

凌鷗創(chuàng)芯黃致愷：凌鷗創(chuàng)芯的BLDC電機控制器目前在風扇燈市場具有一定的市場份額與優(yōu)勢，具有高度元件整合與算法優(yōu)勢，讓客戶能夠快速且輕易地增加不同項目與型號。目前隨著大家電的變頻控制逐漸開始啟動國產(chǎn)化，凌鷗創(chuàng)芯也專門為了大家電變頻的應用上，開發(fā)相對應的產(chǎn)品，例如整合了600V高壓的驅(qū)動與MCU，或是600V all in one產(chǎn)品，讓冰箱變頻板輕易實現(xiàn)從雙面板到單面板;高主頻192Mhz帶有浮點計算FPU的大容量MCU，可以實踐洗衣機主變一體與空調(diào)室外機的三合一功能，帶來更多產(chǎn)品應用的優(yōu)勢。隨著產(chǎn)品的迭代與工藝進步，車規(guī)認證的MCU也是外來重點之一，新能源車的電機數(shù)量遠高于一般油車的數(shù)量，具有車規(guī)認證的LKS32AT085與帶驅(qū)動的AT086，在汽車應用上是非常合適的MCU產(chǎn)品。

3.BLDC電機控制器應用中，對功率器件是否也有相關的性能要求提高？

靈動微電子胡力興：是的。其實不只是功率器件，BLDC電機控制器對其他器件也提高了性能和可靠性的要求。目前第三代半導體器件的研發(fā)和推廣正如火如荼地進行著，靈動微電子也在密切關注著新功率器件的發(fā)展。

航順芯片白海英：目前在BLDC控制系統(tǒng)中，除了主控芯片，最關鍵的就是功率器件。如何降低功率管的開關損耗以及延長使用壽命是未來BLDC電機控制器長期面對的難題。隨著新一代半導體的崛起，碳化硅的應用越來越多，功率器件體積可以做到越來越小，并且耐高溫，耐腐蝕，功耗也將大幅降低。

德昌電機干金云：目前智能化對功率器件的性能要求還不是太迫切?，F(xiàn)在技術上的控制，都是往電控方向考慮。

高科潤電子饒勇洲：在我看來，基本上通用就行。相對于元器件本身，我們肯定會有一些參數(shù)的要求，比如耐壓、開通時間和損耗等。調(diào)試過程中多多少少會遇到點問題，但是能解決。

瑞德智能張均：肯定有的，功率器件主要是它的參數(shù)和生產(chǎn)工藝。生產(chǎn)工藝做不好，溫升情況各方面就會比較差。因為我們現(xiàn)在通常會碰到同樣的一個方案，換幾家的MOS或者IGBT，發(fā)現(xiàn)溫升情況差別很遠，相當于做得好不好，就會很明顯。還有產(chǎn)品體積對整個封裝來說也有要求。

拓邦股份郝才生：我們肯定是希望功率器件內(nèi)阻越小越好。

力輝電機易恭才：對我們來講，因為應用不同，控制器上的功率器件也是不同的，都是針對不同應用去找各家做專門的調(diào)試或軟件協(xié)議。

朗特智能彭宗偉：功率器件要么用MOS，要么用IPM。目前市面上的功率器件，只要能把它轉(zhuǎn)起來，基本上可以滿足要求。如果要達到更高的要求，可能還需要進一步地篩選。

捷捷微電于瑋詔：我覺得如果純粹從一個簡單的參數(shù)去看，會要求MOS的內(nèi)阻很低。溫度反而是次要的，因為它需要用系統(tǒng)的方式做驗證。所以判斷一個功率器件合不合用，不能夠單從它的特性來做決定，而是要在實際測試上發(fā)現(xiàn)是否有問題。當控制器的供應商跟MOS提供商花了時間設計好PCB，在軟件上進行部分調(diào)整。之后即使換了MOS，也能在半年到一年內(nèi)都沒有出現(xiàn)重大問題，這樣就能減少風險。

凌鷗創(chuàng)芯黃致愷：功率器件對于電機控制器也是非常關鍵的元件之一，其導通內(nèi)阻、導通延遲時間、關斷延遲時間、輸入電容都是很關鍵的參數(shù)，可以影響驅(qū)動控制器的效率，發(fā)熱，高轉(zhuǎn)速，性能。越好的設計，能效(更低的切換損失)可以有更好的表現(xiàn)，同時功率器件的可靠度也是非常要求的。當可靠度太低時，燒器件、一致性不好等都會造成控制器異常等產(chǎn)品不良的情況。

華羿微電張旭生：目前對于BLDC電機控制器市場向著兩大方向去發(fā)展，一方面是大扭矩、高轉(zhuǎn)速、大功率，另一方面是高功率密度、小體積。這都對于MOS的動態(tài)參數(shù)、導通內(nèi)阻、抗沖擊性、功率密度等各項性能提出了新的挑戰(zhàn)。

華羿微電針對此市場領域需求，不僅在原有傳統(tǒng)封裝的基礎上拓展了TOLL、TO-263-6L等高功率密度封裝形式來滿足終端對于功率密度、散熱方面的需求;還依次針對傳統(tǒng)電機驅(qū)動領域推出了HY Trench MOS®系列產(chǎn)品;園林工具、電動工具等大功率、高扭矩電機驅(qū)動領域推出了超低內(nèi)阻(最低至0.38mΩ)、高抗沖擊的RobustFET®;以及針對FOC、風扇、工控、AGV、白色家電等領域推出了優(yōu)動態(tài)、低內(nèi)阻的DynaMOS®，以此全方面的滿足市場應用需求。

4.智能化趨勢下，BLDC電機控制器的設計方向怎么樣？提出了什么要求或挑戰(zhàn)？

瑞德智能張均：智能化趨勢下，BLDC電機控制器的整體設計方向是要求集成度越來越高，體積越來越小，以及成本是越來越有優(yōu)勢。通常隨著集成度做得越高，我們選擇的主動性就越強。因為成本是指整套方案的，集成度對于整套方案的成本影響都很明顯。

凌鷗創(chuàng)芯黃致愷：智能化表示BLDC電機控制器需要更多的人機互動或是更多的功能，手機透過藍牙或是Wi-Fi在人機交互的過程中是目前常見的手段之一，所以BLDC電機控制器里面的MCU發(fā)展，整合藍牙功能或協(xié)議站功能是目前比較多的要求與挑戰(zhàn)，其次是增加flash空間大小與串口，以滿足設計更多的智能功能或是外接功能模塊。

力輝電機易恭才：整體來講，集成化方向會比較明顯。芯片集成度提升，就意味著PCBA板設計越簡單，其他的元器件用得越少，整體加工工藝提升都是顯而易見，次品率和成本也會下降。目前多數(shù)芯片公司直接找對應的電機廠商合作。例如他們對某個行業(yè)感興趣，就專攻一兩個應用領域，把我們需要的功能揉進去，進行芯片設計升級。我們提供電機部分，他們提供配套的芯片部分。

華羿微電張旭生：智能化發(fā)展是未來電子領域的必然趨勢，此時BLDC電機控制器可能不再是一個單純的電機驅(qū)動，還要具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、物聯(lián)網(wǎng)交互、人機交互等功能，甚至未來AI算法、大數(shù)據(jù)算法等也是智能化的基本要素。

因此，在BLDC電機控制器設計上，功率部分、控制部分的分立是一個必然的趨勢與方法。而對于方案設計，除了基本電驅(qū)性能外，可能還要兼顧以往不太關注的EMC、高次諧波、效率等性能，以應對通訊、數(shù)據(jù)采集等功能要求。而在硬件方面，智能化的趨勢少不了眾多模擬IC、MCU、AI芯片、物聯(lián)網(wǎng)IC等，目前大多數(shù)都是依賴于進口，最終還是歸根于在成本、供貨與國產(chǎn)化替代因素，這也是對未來國產(chǎn)半導體領域的一個重大挑戰(zhàn)。

高科潤電子饒勇洲：我們基本上還是看客戶需求。客戶想要什么樣子，我們做成什么樣子。目前小型化趨勢肯定有的，但以前有很多類似芯片出來，跟現(xiàn)在都差不多，沒有太大的變化。有些客戶要求小型化，但成本會更高一點。

和而泰魯么塵：BLDC電機控制器在設計的過程中，會把電機運行的參數(shù)收集起來，以能更好地評估電機以及產(chǎn)品的運作狀態(tài)。

國民技術舒曉華：隨著智能化技術發(fā)展以及國家在提升能效要求方面的法規(guī)與政策驅(qū)動，人們對產(chǎn)品在環(huán)保節(jié)能、舒適性、高效率等方面的要求越來越高。變頻控制技術可以較好地滿足這一需求，成為當前BLDC電機主要發(fā)展方向。BLDC電機變頻控制在設計上存在如下要求：控制器采用高集成度主控MCU，減少外圍器件，縮小PCB尺寸，降低成本并增加環(huán)境友好性；確保電機轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，無明顯電流噪聲，以提升舒適度；根據(jù)目標轉(zhuǎn)速快速響應，提高電機控制效率。

5.電機本體廠商對BLDC電機控制器的使用遇到了哪些困擾？有哪些具體要求？

德昌電機干金云：德昌電機擁有五六十個工程師的電子開發(fā)團隊，目前使用的都是自己開發(fā)的控制器。主要是元器件的成本，特別是芯片漲得比較厲害，功率器件也漲，連電阻、電容都跟著漲。

友貿(mào)電機張?zhí)靹偅?/strong>短時間做出來覺得可以，那不意味著真正成功。只有可靠、耐用、壽命等性能達到客戶要求才行。

力輝電機易恭才：控制器中在設計過程中，沒辦法百分百預防出現(xiàn)這樣或那樣的問題，很多bug在使用時才逐步出現(xiàn)。主要問題是不兼容、互相沖突，或者保護措施不夠，造成部分元器件燒掉，容易顯示錯誤信號等。

其實我們對上游的控制器企業(yè)要求最多的實際上就是集成度越高越好，元器件使用數(shù)量越少越，相應的整體成本就越低。現(xiàn)有的芯片主要是電流和功率兩個方面應用還不夠。就算勉強用上，但它的散熱也不行，最后溫度超出了要求，就會有一定的風險出來。

6.針對BLDC電機控制器使用時出現(xiàn)保護措施不到位，經(jīng)常會導致部分元器件燒壞的情況，您怎么看?

和而泰魯么塵：這種情況有時候確實會出現(xiàn)。這就是剛開始生產(chǎn)產(chǎn)品的時候，可能測試不全面。設計方面，與本身軟硬保護是否做到位，以及設計的余量是否留足有關。另外器件選型時，可能受到成本的壓力，所選器件的閾值降額，使用時超限度，造成過流或過壓，導致產(chǎn)品損壞。也有可能是使用的部分國產(chǎn)替代產(chǎn)品質(zhì)量還不過關。

朗特智能彭宗偉：可能是負反饋上沒有做好。功率器件的內(nèi)阻太高，溫度上升，出現(xiàn)發(fā)燙，就會容易燒掉。

7.簡要談談BLDC電機控制器的市場或應用趨勢。

靈動微電子胡力興：BLDC電機市場極其廣泛。之前市場上很多應用都是BDC的電機，BDC電機有控制簡單，控制電路成本低廉的特點。但隨著MCU的普及與成本降低，BLDC電機具有更高的轉(zhuǎn)矩密度，更小的震動噪音等特點開始受到歡迎。而當前算力成本進一步降低，使得FOC算法開始超過方波控制算法，被越來越多的應用所接受。

BLDC電機控制器的應用趨勢永遠是更高的可靠性，更高的集成度，更高的性價比，更高的控制效率。所以BLDC電機控制器的集成化，專用化趨勢將進一步凸顯。

航順芯片白海英：目前BLDC電機市場呈現(xiàn)快速增長的勢態(tài)，汽車、家電、工具、伺服等行業(yè)對BLDC的應用需求激增，導致此行業(yè)的景氣度快速提升。相關方案公司以及MCU企業(yè)都紛紛加入，分食市場紅利。目前BLDC電機應用上逐步由方波轉(zhuǎn)向FOC算法，但算法都各有千秋，其中硬件加速算法越來越受算法工程師青睞。航順HK32MCU針對電機的應用將逐步推出多款高性能的BLDC主控產(chǎn)品。

德昌電機干金云：目前電機使用的都是正弦波的控制方式，BLDC電機是趨勢，現(xiàn)在新能源車都會用到，因為牽扯到平穩(wěn)性和震動噪音方面的問題。一般來說，電機電池兼容要做到5級，幾乎是不可能，所以就換用無刷電機。我們產(chǎn)品主要應用在新能源汽車、水泵、離合器等領域。

友貿(mào)電機張?zhí)靹偅?/strong>希望國產(chǎn)的主控芯片盡快國產(chǎn)化，別被國外卡脖子，這是我最大的心愿，我想大家都這么想的。目前BLDC電機控制器的應用已經(jīng)滲透到大部分行業(yè)，只是所占比重多與少不一樣，主要往新能源汽車、電動工具等領域應用比較多。

高科潤電子饒勇洲：我覺得市場空間挺大。基本上，吹風機、汽車、玩具、老人代步車和家用風扇等方面都會用到。

瑞德智能張均：基于BLDC電機震動小，噪音小，性能高，節(jié)能效率高、壽命長等特點，整個市場的趨勢都是在往直流變頻方向發(fā)展。整體來講，目前BLDC電機控制器市場占比的份額相對來說還很小，隨著應用的廣泛擴大，BLDC電機控制器市場的增長空間其實還非常大。

拓邦股份郝才生：目前BLDC電機控制器主要在白色家電、航模、工具和空氣動力學四大應用領域的市場占比較大，基本已經(jīng)能把整個出貨量囊括。

力輝電機易恭才：目前最大的市場實際上是在吸塵器，整個設計方面實現(xiàn)創(chuàng)新后，基本被戴森推翻，而且全球其他廠商占據(jù)了80%的市場量，其他小廠就做得較少。除了吸塵器設備的升級換代，風扇、洗滌、泵類、電動工具等市場基本上都會被BLDC電機取代。

朗特智能彭宗偉：因為BLDC電機比較節(jié)能、轉(zhuǎn)速高以及噪音小，目前在變頻空調(diào)、冰箱、洗衣機等中高端家電應用較多。只要價格能承受得住，其他帶電機轉(zhuǎn)動的設備都能用。

和而泰魯么塵：從成本上來說，BLDC電機控制器整體方案價格可能相對會高一點，但是隨著整體設計的優(yōu)化和國產(chǎn)替代化的進程加速，包括電機本身的整套控制系統(tǒng)綜合成本還是在下降。另外從需求上看，對噪音有強要求的應用場景，還是比較有市場。國家雙碳目標下，隨著節(jié)能減排的推廣力度加大，BLDC電機控制器肯定也會是一個市場。從技術上來講， BLDC電機肯定是我們比較推崇的一種方式。目前BLDC電機控制器在電動工具、吊扇、空調(diào)、冰箱、洗衣機等領域應用比較多。

國民技術舒曉華：BLDC電機控制器市場或應用方面，不僅直流無刷電機正在代替有刷電機，而且電機變頻控制普及率快速提高，行業(yè)應用對高效節(jié)能的要求越來越高。

國民技術電機MCU芯片系列產(chǎn)品全面覆蓋高、中、低各類電機應用需求，目前N32G455高性能系列、N32G435高性價比系列以及N32G030低成本系列等芯片均已經(jīng)獲得了行業(yè)客戶的大規(guī)模應用和認可，被廣泛應用于掃地機、冰箱、空調(diào)、無人機、云臺、高速風機、水泵、電動自行車、伺服控制器、工業(yè)變頻器、電梯控制、AGV、車燈、自動升窗器等各種電機應用場景，覆蓋家居家電、消費電子、綠色出行、工業(yè)控制、汽車電子等多個應用領域。

凌鷗創(chuàng)芯黃致愷：BLDC電機控制器的發(fā)展趨勢，性能與成本是兩大方向。早期控制器主控芯片以ASIC或是DSP為主；ASIC因為使用簡單，在小電機上深受歡迎，從小型散熱風扇到家用通風扇都可以見到其應用；DSP具有高計算能力，高主頻等優(yōu)勢，多應用在工業(yè)變頻器等比較復雜的環(huán)境，但價格與成本較高。隨著半導體工藝的發(fā)展，以e flash為主的控制器成為主流，周圍的OPA(運算放大器)、ACMP(比較器)、LDO還有驅(qū)動(Gate Driver)整合進單一封裝也是市場常見的方案，具有高集成等優(yōu)點，可以使PCBA上的元件數(shù)量減少，減少PCB的面積，同時增加生產(chǎn)的量率，使得整體BOM成本的降低。

華羿微電張旭生：BLDC電機控制器領域是一個較大的市場領域。目前針對于終端客戶群體或使用領域可以分為：如以掃地機、吸塵器為代表白色家電領域；伐木機、電扳手等為代表的電動工具及園林工具領域；電摩、滑板車等為代表的交通工具領域、無人機、童車玩具等為代表的消費類領域，機器人、3D打印機、AGV為代表的工業(yè)領域；以及最新的車載電驅(qū)的汽車電子領域。

從這些應用領域出現(xiàn)的時間線與要求也可以看到，BLDC市場未來必定趨向于高效化、小體積化及綠色化。此外其會逐步地替代如燃油園林工具等傳統(tǒng)機械動力源，以及如空調(diào)、空氣凈化器等交流電機白電領域。

結語

目前，BLDC電機控制器已廣泛應用于白電、風機、電動工具和泵類等眾多領域。從需求來看，行業(yè)下游的應用端越來越青睞于擁有高集成度、高可靠性、高效率、低噪音且可以完成復雜任務等特性的BLDC電機控制器。隨著主控芯片、功率器件等半導體器件的優(yōu)化升級以及節(jié)能減排的政策推動，BLDC電機控制器的性能和成本優(yōu)勢將會更加明顯。

相信憑借其獨特優(yōu)勢，BLDC電機將逐步取代傳統(tǒng)電機，成為電機領域的應用主流。而BLDC電機控制器的市場空間也將隨之擴大。在市場應用的推動下，BLDC電機控制器未來也將會朝著集成化、小型化、定制化方向深入發(fā)展。