德州仪器:掌控电机控制的未来

无处不在的电机应用

电子技术发达的今天，各种电器电子设备成为我们生产生活中的组成部分。在人们日益注重环保节能的今天，芯片、电子系统、电子设备的节能问题受到广泛关注，然而，另一个用电大户――电动马达(电机)却往往被人忽视。

调查显示：在一个标准美国家庭里，每一时刻大概有一百个马达在运转。为什么会有这么多马达在运转呢?细数一下发现这一并不夸张，厨房里的抽油烟机、微波炉在运转时通常还有一个散热风扇在工作、冰箱内部有两到三个马达(压缩机、冷却风扇)、空调(室内机、室外机、摆动叶片)、吸尘器、卫生间的排风扇、照相机(光学镜头的伸缩)、光盘播放器、剃须刀、电风扇、电脑内部的散热器、硬盘等等；在工业中，电机也广泛使用，比如自动化的生产线，纺织机械(比如恒织机除了主轴之外，还有将近三十个步进马达，100个需要使用马达的电磁阀)需要大量应用电机；商业应用领域比如楼宇的中央空调系统，ATM机、验钞机等；交通应用中汽车内，比如自动门锁、空调、自动调后视镜，自动座椅调节；还有电动自行车、电车等等，可以说电机无处不在。

德州仪器关注电机控制市场

2010年世界电机出货量约为90亿套，这其中有70亿套是中国生产的，2013年预计出货量将超过110亿套。中国生产的马达不仅数量巨大，而且种类繁多。

“原来我们很多家用产品，像空调、风扇或其他类型家里的电机，要么就是不转，要么就是全速运转，或者仅仅分为2、3个级别，这种耗能驱动是粗放型的，与绿色能源的潮流不符。所以德州仪器在这个时间点特别重视电机控制应用，因为绿色能源对电机提出了更高的要求，要求更精密的控制，电机更加节约能源，整个行业到了电机必须提升效率的转折点!”德州仪器中国区半导体事业部市场推广经理李志林表示。

如果能够更为精确的控制电机的转动，根据需求来调节转速，比如抽油烟机根据有烟的浓度来调节转速，而不必满转速，就可以实现节能。而每年庞大的电机应用需求，将是丰厚的回报。

“我们的目标很简单，通过嵌入式智能技术控制功能来提高电机效率。”

德州仪器采用增加电机的控制算法和使用数字速度及转矩控制环路的方法，把原来粗放型控制的精度再提高。从去年第四季开始，在原有技术积累的基础上，TI连续推出多个针对电机应用的产品和解决方案。

连续针对性解决方案

推出针对电机启动的新一代系列可扩展评估平台中的首款评估套件(DRV8412 C2 KIT)。该套件包含直接启动两部有刷Dc电机或单部步进电机所需的所有软硬件。该款解决方案具有高集成度和高稳健性，可缩短在50 v电压下工作电流高达6 A(连续值)／12 A(峰值)的有刷Dc及步进电机的开发进程。其应用范围涵盖医用泵、开门机(gate opener)、舞台照明、纺织制造工具以及工业或消费类机器人等。新产品由C2000Piccolo MCU提供控制、通信以及调试功能，具有集成型MOSFET的DRV8412电机驱动器，并可通过免费controlSUITE软件获得最全面的电机控制软件模块组合、实时调试功能以及开放式调试参考设计。

2011年4月29日，德州仪器推出一款可启动无刷直流(BLDC)与永磁同步(PMSM)电机的完整电机控制评估套件。该DRV8312-C2-KIT是一款高性能、低功耗、低成本的无传感器磁场定向控制(F0c)及梯形通信平台，其可帮助电机实现创新，加速不足50 V与6.5 A无刷电机的开发，从而可推动医用泵、门、升降机与小型泵，以及工业及消费类机器人与自动化技术的发展。与此前的(DRV8312-C2KIT)评估套件相比，最大的不同只是针对的电机类型。

2011年5月31日，德州仪器推出8款支持高达5 A电流的最新器件，其可实现更高电流的双极步进电机与有刷Dc电机应用，进一步壮大了DRV8x电机驱动器产品阵营。最新DRV8x电机驱动器支持低至100毫欧的RDSon，比前代产品低60％以上，从而可实现更高的电流与更优异的散热性能。该系列支持各种微步进选项，如外部微处理器支持高达256个以上微步进，而片上索引器则支持高达32个微步进。

“DRV8x集成型电机驱动器是我们的重点技术方案!相对分立式解决方案，它设计方便，启动时问快，封装小，材料成本低，过流、过热、欠压保护功能强。”李志林说道。

与很多模拟半导体公司不同个，除了模拟型马达芯片之外，德州仪器还提供了多种MCU为客户提供马达控制选择，比如C2000、MSP430、采用ARM Cortex M3的Stellaris系列MCU；此外还提供了全面的支持工具，包括参考设计、模块化控制卡，培训、原代码库、集成型开发环境工具，配套的电机驱动社区论坛以及应用手册已经投入使用，这些都将大大节省新型电机的设计时机。

未来是模拟和数字的创新

电机控制涉及到模拟电机驱动器和数字电机控制两大领域，因而两方面的创新都必不可少。

“在模拟电机驱动器领域，采用嵌入式控制、先进的马达控制算法、数字控制环路、更高的集成度、改进马达的线性度，提高步进精度等等都是我们要做的工作，”李志林说：“在数字电机控制领域，借助MCU的计算能力实现自动化电机控制、提供差异化的工具、降低成本、提高效率，给客户更多的附加价值是努力的方向。”

为此，德州仪器投资Kilby电机试验室，通过与大学的研究机构合作，用来开发验证信的电机技术、算法，测试真实环境下的应用，从而推动创新。