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几款高性价比电机驱动芯片及方案推荐
2023-05-26 来源:
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电机的应用非常广泛,可以说大部分动的产品内部都有电机的身影,其主要的应用领域有风机、泵、电动车、电动工具、压缩机、农机具,以及汽车应用等等。随着各国出台了更加严格的用电标准,节能电机成为了市场关注的热点,而BLDC电机具有高效率、高速率、长寿命等优点,成为了业界关注的重点。

 

电机控制IC,是一种可以控制BLDC电机的转速、方向,及扭矩的IC,控制信号可以是模拟信号,或者数字信号,且通常会包括来自电机的某种类型的反馈,比如位置、速度、电流和温度等,以确保电机的正常运行。

 

电机驱动IC,则可以是集成栅极驱动器,并使用外部半桥电路/MOSFET/IGBT;也可以集成栅极驱动器和半桥电路/MOSFET/IGBT。电机驱动器IC一般会提过热、过压、过流、短路和欠压等保护功能。

 

近几年随着半导体技术的发展、MCU与驱动组件的普及,使得BLDC电机的总体成本降低了很多,再加上这几年来,永磁新材料、自动控制技术,电力电子技术,特别是大功率开关器件的发展,以及国内高压、高速电机制造技术的提升,BLDC电机得到了长足的发展。现在,我们在很多场合都看到了BLDC电机的身影。

 

由于BLDC电机的用量在逐年提升,带动了电机控制与驱动IC市场的持续增长。BLDC电机与交流电机最大的不同就是,它需要一个控制和驱动系统。BLDC电机的驱动控制电路主要有三大部分:控制IC、栅极驱动,也就是我们常说的预驱,以及功率MOSFET/IGBT,就是通常说的驱动。当然,还有传感器、隔离器、阻容元件等电子元器件。

 

根据市场调研机构FMI的统计,2022年全球电机控制IC市场规模约为49亿美元,预计2023年为52亿美元,2023年~2033年期间以5.3%的年复合增长率为5.3%。预计2023年,全球电机驱动IC市场规模为42.4亿美元,到2033年可达76.7亿美元。

 

下面将由我爱方案网介绍几款高性能电机驱动芯片:

 

HPM6700/6400系列芯片

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HPM6700/6400 系列产品是先楫半导体推出的高性能高实时 RISC-V MCU 旗舰产品,目前已经量产。与国际竞品相比,HPM6700系列芯片单核运行主频即可达到惊人的816MHz,在CoreMark跑分测试中,HPM6700获得了9220的高分,成功刷新了国际MCU领域的性能记录。

 

 

在具体性能方面,HPM6700/6400系列芯片采用RISC-V 内核,支持双精度浮点运算及强大的 DSP 扩展,主频频率创下了MCU 性能新纪录,是目前市场上高性能MCU的理想之选。此外,该系列芯片还配置了高效 L1 缓存和本地存储器,加上 2MB 内置通用SRAM,极大避免了低速外部存储器引发的性能损失。

 

HPM6700/6400系列芯片还拥有强大的多媒体支持能力和丰富外设接口,其适配的LCD显示控制器可支持高达1366x768 60fps的八图层RGB显示支持,支持图形加速功能,可支持双千兆以太网,IEEE1588,双目摄像头。并具有4个独立的pwm模块,每个模块可生成8通道互补PWM,及16通道普通PWM、3 个 12 位高速 ADC 5MSPS、1 个 16 位高精度 ADC 2MSPS、4 个模拟比较器等多个接口。

 

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,支持固件软件签名认证、加密启动和加密执行。

 

HPM6300系列

 

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先楫半导体推出的HPM6300全系列产品采用晶心Andes D45 RISC-V内核,支持双精度浮点运算。模拟模块包括16bit-ADC,12-bit DAC和模拟比较器,配以多组纳秒级高分辨率PWM,为马达控制和数字电源应用提供强大硬件支持;通讯接口包括了实时以太网,支持IEEE1588,内置PHY的高速USB,多路CAN-FD及丰富的UART,SPI,I2C等接口。(已量产)

 

HPM6300的主频达到648MHz, 并具有FFA协处理器,能实现FFT/FIR快速计算,具备3个16位的ADC、10/100M以太网等,适合工业自动化、电网等行业应用,如工业自动化领域的伺服驱动器、PLC、工业控制器,电网的DTU、断路器等产品。

 

不仅在性能方面表现优异,HPM6300同时也是一款高性价比的产品,其高实时性、互联性、16位ADC的特性,一经推出就获得了自动化、电网、新能源客户的认可。目前已在行业头部客户中导入产品设计,在FFT、AI推理性能上超越了传统的DSP。

 

在工业领域,电机驱动是整个自动化的基础应用,如用于CNC机床、机器人的伺服驱动器,用于新能源汽车的主驱、压缩机驱动等。由于这些行业本身的发展和需求增加,对MCU提出了更高的要求,如高算力、高实时性、16位ADC、单芯片多轴控制等。

 

另外,HPM6300系列在功耗上进行了深度优化,对于电源管理域进行了更加精细的划分,实现了低至1.5uA的待机功耗,及低至40mA的运行功耗(全速运行coremark,外设时钟关闭),皆低于市场上同类国际品牌的功耗。

 

HPM6200系列

 

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HPM6200是先楫半导体推出的高性能、高实时、高精度混合信号的通用微控制器系列,为精准控制而生,主要应用领域包括新能源,储能,电动汽车,工业自动化等。(2023Q1量产)

 

 

与国际品牌T公司C2000相比,先楫半导体HPM6200系列CPU性能实现了超越。HPM6200主频600MHz,而C2000在200MHz以内;

 

对比国际品牌S公司的G4系列,HPM6200系列在CPU性能、16位ADC、PLA等性能和功能上实现超越。

 

性能方面,HPM6200系列芯片主频达到600MHz, 是RISC-V 单双核处理器,带有FPU和DSP,内置4 组8通道增强型 PWM 控制器(8ch/组),提升了系统控制精度,可实现单芯片控制多轴电机或者单芯片实现复杂拓扑的数字电源。同时配备了可编程逻辑阵列 PLA, 3 个 2MSPS 16 位高精度 ADC, 16个模拟输入通道以及4 个模拟比较器和 2 个 1MSPS 12 位 DAC。

 

此外,HPM6200系列还具备多种通讯接口:1 个内置 PHY 的高速 USB,多达4路CAN-FD, 4 路 LIN 及丰富的 UART、 SPI、I2C 等。

 

伺服驱动器方案介绍:

先楫的HPM6400系列产品帮助客户实现了单芯片控制4个伺服电机+LCD显示屏驱动,伺服控制上实现电流、速度、位置三环控制。片上集成的16Bit ADC取代传统的12bit ADC,可以进一步提高电流、电压的采集精度,提高伺服的定位精度。同时,片上也有丰富的外设,帮助客户提高连通性、可靠性等。

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