電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）?電機在現(xiàn)代工業(yè)中具有核心作用，是實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換為機械能的關鍵設備，廣泛應用于各種機械設備、家用電器、交通工具和工業(yè)自動化中?？梢哉f，電機的精度和靈活性直接影響到設備的智能化程度和性能，同時高效電機也是低碳社會重要的一環(huán)。多個信息來源表明，全球大約一半的電力被電機驅(qū)動器消耗，其中工業(yè)應用占到世界發(fā)電的三分之一。

在電機方案里，電機驅(qū)動電路負責為電機提供電源、控制信號等必要信號，將電源提供的電能轉(zhuǎn)換成機械能，驅(qū)動電機正常運轉(zhuǎn)。因此，一般來說，電機驅(qū)動電路包括PMIC、控制器、功率器件、柵極驅(qū)動和保護電路等部分。為了推動電機技術更好地發(fā)展，2025年電機驅(qū)動IC會有哪些發(fā)展趨勢呢？

電機驅(qū)動IC的高效率趨勢

在低碳需求下，高效率是電機驅(qū)動IC的核心發(fā)展目標之一，以此來實現(xiàn)電機系統(tǒng)的高性能和低功耗，進而實現(xiàn)整個電機系統(tǒng)的高功率密度。不過，效率提升其實并不容易，從廠商的產(chǎn)品性能來看，兩三年前，電機驅(qū)動的效率指標就已經(jīng)超過了99%，比如Power Integrations公司的BridgeSwitch系列，產(chǎn)品效率早就已經(jīng)達到了99.2%，所以在去年BridgeSwitch-2系列發(fā)布時，效率被標注為高于99%。

BridgeSwitch-2系列通過集成半橋（IHB）在功率方面實現(xiàn)了進一步提升，將可用輸出擴展到了1馬力（746W），使逆變器效率提高至99%，并將睡眠模式下的功耗降低到了10mW以下。

那么，既然效率已經(jīng)如此高了，后續(xù)廠商還有哪些路徑來提升電機驅(qū)動效率呢？手段實際上還有很多，比如可以升級產(chǎn)品控制器部分的內(nèi)核，從通用MCU內(nèi)核更換為高實時性內(nèi)核，在這方面Cortex-M4、Cortex-M7、Cortex-M52等內(nèi)核通過優(yōu)化矢量計算性能，實時性更高，能夠幫助提升效率；也可以在驅(qū)動電路上做文章，采用更高實時性的檢測電路，或者將一些軟件實現(xiàn)的功能固化到芯片上，以此來提升控制環(huán)路的效率；集成化依然還是一個很有效的方式，通過將控制器、預驅(qū)動器和功率器件集成在一起，一體化方案相較于離散的方案，必然會具有更高的效率；占空比和電源的效率密切相關，也能夠影響電機的效率，高占空比有助于保持輸出電壓和電流的穩(wěn)定，減少調(diào)整次數(shù)和能量損失，通過集成電荷泵電源，可以實現(xiàn)最高100%的占空比；另外，將功率器件從傳統(tǒng)Si器件換成第三代半導體器件，也能夠幫助提升效率。

在占空比方面，MPS公司預發(fā)布的MPQ6547-AEC1三相無刷直流 (BLDC) 電機驅(qū)動器便是通過內(nèi)部電荷泵支持100%占空比運行。在功率器件選擇上，德州儀器的GaN IPM是電機驅(qū)動方面很具代表性的技術，這些功率級模塊具有>99%的效率，無需散熱器等冷卻元件，可以幫助提升電機驅(qū)動電路的效率和功率密度。

電機驅(qū)動IC的高集成發(fā)展趨勢

剛剛在高效率實現(xiàn)上，以及提到了高集成，在2025年高集成依然會是電機驅(qū)動IC不變的發(fā)展趨勢。此前，意法半導體公司推出了STSPIN32G0新列電機驅(qū)動器，便是高集成電機驅(qū)動IC的代表。

意法半導體STSPIN32電機驅(qū)動器集成STM32通用微控制器 (MCU) 和功能豐富的三相柵極驅(qū)動器，包括45V、250V 和 600V額定電壓的柵極驅(qū)動器，用于驅(qū)動不同功率等級的電機應用。新產(chǎn)品還集成了其他功能，包括 12 位 ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、內(nèi)部參考電壓、高級電機控制定時器，以及 I2C、USART、SPI等數(shù)字接口。多達 32 個通用 I/O引腳 (GPIO)、64KB 閃存和 8KB SRAM 讓開發(fā)人員能夠靈活地運行復雜的應用程序和創(chuàng)新的增值功能。

高集成的產(chǎn)品，配合豐富的配套資源，使得工程師可以快速基于這些器件構建起自己的電解方案，且擁有更小的PCB面積，更簡單的外圍器件搭配，具有更高的功率密度。除了將控制器、預驅(qū)動器、功率器件、保護電路和接口資源集成在一起外，電機驅(qū)動IC的高集成度發(fā)展還有一些明顯的趨勢，比如根據(jù)需求集成總線模塊、集成傳感器和集成無感控制算法等。

在根據(jù)需求集成總線模塊方面，納芯微公司NSUC1602和NSUC1610系列是非常具有代表性的，這些IC都集成了LIN PHY，其中NSUC1610支持4線制的LIN總線，LIN接口滿足±40V過反壓耐壓要求。另外，NSUC1610有可以支持高壓（12V）的GPIO，便于客戶使用高壓PWMIO直接來做電機控制。

在電機驅(qū)動系統(tǒng)里，會應用到各種傳感器，包括位置傳感器、力矩傳感器、電流傳感器等，這些傳感器也是被集成的對象，尤其在高端電機需求越來越廣泛的當下，比如位置傳感器可以幫助用于高速靈活地電機換向。

電機驅(qū)動IC的智能化發(fā)展趨勢

除了高效率和高集成，智能化在2025年的電機驅(qū)動IC新品里會更加凸顯。此前，我們在文章中有提到，智能化升級主要體現(xiàn)在兩個方面：其一是電機控制算法越來越智能，讓電機系統(tǒng)變得更加聰明、高效；其二是電機系統(tǒng)融合的元素越來越多，尤其是電機與傳感器、機器學習等技術的結合，使得電機控制和反饋形成了閉環(huán)，控制過程也更加靈活。

在電機控制算法中，有一類算法被稱為神經(jīng)網(wǎng)絡控制算法。神經(jīng)網(wǎng)絡控制是一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的電機控制算法。它通過訓練神經(jīng)網(wǎng)絡模型來預測電機的輸出，然后通過調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡的權重和閾值來實現(xiàn)對電機的控制。

那么該如何更好地承載這些智能算法呢，需要電機驅(qū)動IC做到更高性能，且有專門的AI算法運算單元。我們曾多次介紹瑞薩電子RA8T1，這款MCU基于高性能Arm Cortex-M85內(nèi)核，搭載Helium和TrustZone，其中Helium矢量處理技術為計劃引入智能化、計算處理能力的終端應用，提供更高效的計算能力。

當然，也會有電機驅(qū)動和控制IC選擇NPU，比如德州儀器的C2000系列就已經(jīng)集成了NPU。此前，德州儀器中國區(qū)技術支持總監(jiān)師英表示，NPU可應用在太陽能及供電系統(tǒng)中的電弧檢測以及電機驅(qū)動的預測性維護上，目前這兩大應用都是C2000的主要戰(zhàn)場。

2025年，會有更多的電機應用希望加入諸如預測性維護和智能化控制等功能，這些智能算法會帶來廣泛的智能電機驅(qū)動IC需求，廠商如何抉擇自己的智能化路線，會是2025年的一大看點。

結語

據(jù)Research And Markets統(tǒng)計，2021年全球電機驅(qū)動芯片市場規(guī)模為38.8億美元，預計2028年可增長至55.9億美元，其間的年復合增長率（CAGR）為5.3%。在穩(wěn)定增長的電機驅(qū)動市場里，高效率和高集成會是持續(xù)不變的發(fā)展趨勢，其中也包含一些其他發(fā)展趨勢，比如小型化、高性價比、高功率密度和易于使用等。此外，智能化會是電機驅(qū)動重要的升級方向，如何實現(xiàn)智能化會是2025年一大看點。