一、BLDC电机驱动控制芯片行业概况
1、BLDC国内厂商逐渐走向市场竞争前沿
因行业发展的原因,BLDC电机驱动控制芯片领域在2010年之前主要由国外知名厂商组成,2010-2015年,国内本土厂商逐渐崭露头角,2015年之后逐渐走向行业竞争前沿,开始与国际厂商抗衡。
2、BLDC电机驱动控制芯片的行业技术水平
目前国内外电机驱动控制主控芯片大多采用ARM公司Cortex-M内核架构。采用外部通用内核有利于降低芯片设计门槛,减少对技术积累的依赖,但也带来核心技术依赖外部企业、需要支付IP授权费用、产品性能和成本不容易控制等问题。在控制算法层面,企业通常在通用芯片上通过软件编程来实现电机控制算法。
3、BLDC电机驱动控制芯片需求潜力巨大
BLDC电机由于转矩密度高,非常适合于移动式产品中,如无人机、机器人和电动汽车等;高转矩密度的电机意味着同样转矩下电机的尺寸较小、重量较轻,这也促进产生了许多新的产品,例如高速吸尘器和高速吹风机等。BLDC电机在逐步替代传统电机的同时,其所催化出的新产品与新应用场景也在不断涌现。
BLDC电机具有高效率、低能耗的优势,充分契合了下游应用领域节能减排的趋势,随着BLDC电机需求稳步增长并且不断向新应用领域扩展,高性能BLDC电机驱动控制芯片面临较好发展机遇。专家预测全球BLDC电机市场规模将从2019年的163亿美元,增长到2022年的197亿美元,增长幅度达到20.86%;2018年至2023年期间中国BLDC电机市场规模年均增速达15%,超过全球市场的增长速度。
二、BLDC电机驱动控制芯片的发展趋势
1、BLDC电机及控制逐渐成为行业主流
BLDC电机行业得益于显著性能优势,市场需求不断增长。高性能BLDC电机是未来电机发展的重要趋势,与之配套的高性能电机驱动控制专用芯片迎来发展良机。
随着消费者生活水平的提升以及消费市场的消费升级,终端市场对电机控制性能提出了更高的要求,不仅限于电机开关或简单变档的控制,还需要电机能够实现高效率、低噪音、多功能的控制,例如变频冰箱、变频空调的比例逐年上升,料理机、洗碗机等厨电均有了多种多样的功能供消费者选择,吹风机、吸尘器等小家电在追求高转速的同时追求低噪音、低振动的控制效果,以上更高的性能要求均需要控制芯片予以实现,从而对芯片设计公司提出了更高的要求。
2、无感FOC控制算法成为主流趋势
BLDC电机控制中,算法发挥着至关重要的作用,其优劣直接影响电机的控制性能。算法自身随着技术的发展不断进行迭代更新,从方波控制向有感SVPWM、FOC方向发展,伴随控制性能不断提升,算法复杂度也随之提升,对控制芯片的计算量和计算速度的要求也越来越高。
各种控制算法均有各自的优缺点,具体的选择需要依据最终应用领域而定,无感FOC控制算法最为先进,能够最大程度上实现高效率、低振动、低噪音以及高响应速度等控制目标,因此逐渐成为主流趋势。无感FOC算法复杂,调试参数较多,对算法设计团队有极高要求。拥有全系列产品,可以满足不同客户对控制算法的不同需求,为终端客户提供整体系统级解决方案。
3、单芯片、全集成是主流趋势
更高集成度一直是集成电路设计行业不断探索的目标。就电机驱动控制专用芯片而言,如果单颗芯片能集成更多的器件和功能,则其应用于具体下游产品时,可大大简化外围电路、减少外围器件,更好地满足应用需求,在帮助客户降低成本的同时,提升整体方案的可靠性。
武汉芯源半导体在2021年推出的CW32F030系列微控制器,该控制器全面实现-40℃-105℃超宽温度范围和1.65V-5.5V超宽工作电压,面向最广泛的各种基础应用。CW32F030C8T6基于ARM公司Cortex-M0+内核,最高主频64MHZ,64K字节FLASH,8K字节RAM,采用LQFP48封装,是一款高性价比的国产MCU。
三、基于CW32F030C8T6直流无刷电机评估开发板
CW32_BLCD_EVA评估套件,含有一套专用下载调试器,一块评估板主体,一台BLDC电机(带120度霍尔传感)及一台24V3A电源。评估板载有一个0.91寸OLED显示屏,三个独立按键,3路用户指示灯,一个复位按键,一个电位器,一个蜂鸣器,一路USART接口,这些资源可以作为CW32的快速评估使用。电机驱动电路采用国产EG3013芯片及国产MOS,可作为低性价比方案参考。驱动具有专用电机接口,及扩展电机接口。快速评估后,用户可接入自己的电机进行调试。
CW32_BLCD_EVA评估板资源配置图如下:
产品实物展示:
CW32_BLCD_EVA驱动电压支持宽电压范围:12~36V,驱动电流3A。CW32_BLCD_EVA电机评估套件含有丰富的进阶例程以及电机专用例程,如支持方波有感,方波无感,速度开环,速度闭环,电流采集,电压采集,温度采集,多种故障保护策略等多种功能,是用户基于CW32的BLDC 快速评估的好工具。
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