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哪些本土半導體廠商,佈局BLDC

2024-11-14 14:01

目前本土半導體廠商在BLDC電機的半導體解決方案方面取得了顯著進展。本文與非網詳細梳理了9家本土半導體廠商在BLDC領域的解決方案:

No.1

峰岹科技

峰岹科技專注於高性能電機驅動控制芯片的設計和核心應用控制算法的研發。公司自主研發了電機控制芯片設計技術、電機設計技術、驅動架構、傳感器技術及電機矢量控制算法等,並在電機主控芯片MCU/ASIC、電機驅動芯片HVIC、功率器件MOSFET產品線上進行產品延伸開發,公司提供從分立到全集成的芯片設計方案,滿足不同終端客户應用需求。

電機主控芯片MCU/ASIC:峰岹科技推出了集成「高速電機控制引擎」和「8051內核」的雙核電機控制器FU68系列,與多數電機驅動控制芯片廠商採用Arm內核架構不同,峰岹科技從底層架構上將芯片設計、電機驅動架構、電機技術三者有效融合,用算法硬件化的路徑,在芯片架構層面實現了複雜的電機驅動控制算法。內部集成高速電機控制引擎、Predriver、LDO、運放、比較器、高速ADC及高速乘除法器,內置CRC、SPI、I2C、UART、多種TIMER、PWM等功能,降低方案整體成本、縮短開發周期,適用於方波、SVPWM、FOC控制。

電機驅動芯片HVIC:峰岹科技推出一系列柵極驅動芯片,該系列產品適用於電機驅動、DC-DC轉換器、DC-AC逆變器、D類功率放大器等多種不同應用領域。具有過壓保護、欠壓保護、直通防止及死區保護等功能;對比傳統產品,峰岹產品門/柵極驅動能力更強,有助於降低系統的開關損耗,減小系統發熱量;提升系統效率,同時能幫助客户有效節省系統成本。

功率器件:針對電機驅動市場,峰岹科技專門推出反向恢復時間(Trr)短、耐高壓的MOSFET系列產品,廣泛適用於消費類和工業類電機驅動系統。其優異的開關性能有助於降低系統整體發熱,實現高效率與低損耗,擁有極高的性價比,在節省電路板空間的同時,能使電機驅動控制整體方案達到成本最優。

No.2

納芯微電子

納芯微電子作為本土高性能高可靠性的模擬及混合信號芯片公司的代表,在汽車電機驅動芯片領域進行了深入的佈局,以新能源汽車熱管理應用為例,重點佈局了電機驅動的SoC產品。

NSUC1610是一款針對BLDC電機的驅動芯片,支持峰值電流為1A的應用場景。採用Arm Cortex-M3內核的處理器,集成預驅功能;集成LIN總線物理層、小功率MOS管陣列、DAC和雙路温度傳感器;可由12V直接供電,支持40V短時過壓承受;滿足Grade 0車規認證,温度區間為-40°C-150°C,結温可達175°C;滿足CISPR25 class 5 EMC標準。

該產品主要面向本地化控制驅動集成。如電子水閥和電子膨脹閥應用中與閥類實現集成,在主動進氣格柵中與AGS實現集成,在HVAC控制中,與風門電機集成等。

NSUC1602內部集成Arm Cortex-M3處理器和三相預驅電路,支持FOC矢量控制和無感六步換相控制算法;提供精確高效的電機温度管理,優化電源管理方案,簡化系統設計;集成高精度ADC、DAC、比較器、反電動勢比較器等模塊,支持SPI通信接口和窗口看門狗功能;具備內置兩路温度傳感器進行過熱關斷保護,滿足AEC-Q100 Grade 0可靠性認證,晶圓結温可達175℃;低功耗休眠模式,工作電壓範圍為5.5V~28V,功耗小於50μA。

NSUC1602相比於NSUC1610,針對更大功率、大電流需求場景,廣泛適用於BLDC和BDC電機控制領域。如汽車電子水泵、冷卻風扇和空調鼓風機等高效温控電機控制,以及座椅調節、電動天窗、尾門控制等需要高效動力傳輸的電機控制系統等。

另外,納芯微電子也有單獨的電機驅動芯片NSD系列,主要是NSD8381、NSD8308等車規級產品。其中NSD8381具有寬工作電壓、高電流、可編程多種細分模式等多種特性,專為頭燈步進控制、抬頭顯示位置調節電機、HVAC風門電機以及各類閥門的驅動控制而設計,具備出色的性能和穩定性。

No.3

靈動微電子

SPIN系列MCU專為電機應用設計,亦可應用於通用場景。該系列包含驅動MCU、預驅MCU以及專用MCU系列。

驅動MCU:其中MM32SPIN023C是靈動MindSPIN旗下高性能的單電機控制SOC產品,採用Arm Cortex-M0內核,集成了電機控制所需的專用模擬外設,包括12位高精度ADC、2路模擬比較器COMP、2路運算放大器OPAMP、MOSFETs三相驅動電路以及6個MOSFET,另配備有MC-TIM、硬件除法器HW-Div、DMA控制器等專用資源,以及32KB Flash、4KB SRAM、14個GPIO、LDO等基礎資源。適用於小風機、小水泵、冰箱風機、伺服舵機、雲臺等應用。

預驅MCU:其中MM32SPIN580C是靈動MindSPIN旗下預驅MCU產品,採用Arm Cortex-M0內核,5V輸出的LDO穩壓器、三組具備有自舉二極管的N通道半橋柵極驅動器。最高工作頻率可達96MHz,內置高速存儲器,豐富的I/O端口和外設連接到外部總線,包含2個12位的ADC,採樣速度高達3 Msps,具有5個通用定時器、2個針對電機控制的PWM高級定時器。適用於園林工具、服務器冷卻風扇、60V以上電池供電產品等應用。

專用MCU:針對電機應用設計。該系列MCU搭載Arm Cortex-M0內核,集成UART、I2C、SPI、CAN、I2S等數字通信外設,芯片內部集成OPAMP、COMP、高速ADC、電機專用PWM模塊,多種封裝型號可供選擇。

圖源:靈動微電子 圖源:靈動微電子

No.4

旋智科技

旋智科技基於多年的電機控制經驗,研發出多種不同集成度的面向電機控制應用的高性能芯片,包括控制器CPU,集成高壓驅動的片上系統以及全集成的片上系統。

控制器CPU:其SPC2168產品基於先進的混合信號架構設計,採用兩個Arm Cortex-M4內核,配備同類最佳的模擬前端、數字信號處理以及運動控制專用外設和安全機制,兩個CPU內核均可以按最高200MHz時鍾頻率運行復雜的控制算法。還採用了兩項創新技術:一個是提高代碼安全的多區域安全保護;另一個是類似於FPGA但性價比更高的可靈活重定義的IO技術,可以根據各種應用需求將芯片管腳配置為不同的外設IO。該產品是電機控制應用的理想平臺。

集成高壓驅動的SoC:其SPD1163產品內置32位高性能Arm Cortex-M4內核,最高200MHz的軟件可編程時鍾頻率。還集成了一個具有600V電壓處理能力的3相預驅,用於驅動外部MOSFET或者IGBT。所有6個預驅通道均具有欠壓鎖定功能。在控制器CPU的基礎上,集成驅動和電源管理,提升集成度,方便客户的應用設計。

全集成的SoC:其SPM1173Z產品採用Arm Cortex-M4內核,集成了600V的預驅動和600V/2A的MOSFET,具有12路PWM通道,在集成高壓驅動的片上系統基礎上,更進一步集成功率MOSFET,提升集成度,方便客户的應用設計。

No.5

芯旺微電子

芯旺微電子是一家基於自主研發的 KungFu指令集和內核架構,以研發高性能數模混合信號MCU產品為主的芯片設計公司,同時向用户提供完整軟硬件工具鏈系統,實現了從MCU芯片到基礎軟件生態的全覆蓋。

芯旺微電子的KF32系列產品具有32位高性能KungFu32內核,工作頻率最高為120MHz,軟件可調節;EPWM針對電機/電源優化,具有16位PWM,支持皮秒級HR分辨率;ECCP針對電機/電源優化,具有16位PWM,最高分辨率8.3納秒@120MHz;ADC模塊針對電機/電源優化,具有12位最高分辨率1MSPS;PGA針對電機/電源優化,支持>10MHz高帶寬,高速差分可編程運放;CMP針對電機/電源優化,高速且可編程。該系列產品廣泛應用於空調變頻壓縮機、無人機、風機、水泵、吸塵器、輪轂電機、伺服控制器等領域。

圖源:芯旺微電子,基於KF32F3xx的BLDC電機Foc控制方案 圖源:芯旺微電子,基於KF32F3xx的BLDC電機Foc控制方案

No.6

華芯微特

華芯微特基於Arm Cortex-M0、Cortex-M4、安謀科技「星辰」STAR-MC1內核,面向電機控制、TFT-LCD控制、白色家電、智能控制和工控儀表等領域,推出了多個系列的MCU產品。

其電機MCU專為電機應用設計。該系列包含普通和集成預驅MCU,集成預驅包含P+N,N+N不同類型,適應落地扇,水泵,強排,高壓吊扇,空氣淨化器、高速吹風機、高速吸塵器、電動工具、壓縮機等不同的應用場景。

公司電機MCU產品SWM201、SWM211、SWM341採用Arm Cortex-M0或安謀科技「星辰」STAR-MC1內核,工作主頻範圍在60MHz-150MHz,Flash規格分別為:32KB/64KB/512KB,SRAM規格分別為:8KB/64KB,封裝採用28/28/64/100 多種引腳和封裝形式,這些電機MCU具備高可靠性、低功耗、代碼密度大等突出特點。其中SWM201的集成度較高,除了可以硬件加速、具有運放、比較器外設功能外,還疊封N+N、N+P預驅。

圖源:華芯微特 圖源:華芯微特

No.7

兆易創新

兆易創新提供了多種BLDC電機控制解決方案,涵蓋了不同性能和成本需求的應用場景,多種PWM調製技術、多種電流採樣方式,多種有感、無感轉子位置、速度回饋方式,還具有硬件電路自檢和多種電機保護功能,終端用户都可以根據需求選用。

強算力型需求:GD32H757、GD32F427、GD32E507、GD32F407等MCU系列產品可以匹配用户設計需求,能提供高動態性能FOC,同時匹配多種實時通訊需求,能夠同時控制雙BLDC/PMSM, 支持多種無感算法。

成本敏感型需求:GD32E230、GD32F330、GD32F310等MCU系列產品能提供FOC矢量、方波在內的最具性價比的控制設計方案。

主流需求:GD32F303、GD32E103、GD32VF103等MCU系列產品滿足主流的電機控制需求,包含FOC矢量控制、單電阻電流採樣、同時控制電機+PFC、無傳感器算法在內的設計。其中GD32VF103系列是業界首顆基於RISC-V內核的電機控制MCU,適用於成本敏感和性能要求較高的應用。

另外,GD32303R-BLDC Demo Suites:是無刷直流電機使用方波控制算法的演示套件,可以進行電機的轉速、母線電流的雙閉環控制,可以幫助客户更快、更好的使用GD32MCU進行無刷直流電機方波控制。演示套件使用24V供電,額定電流為2A,可控制配套的無刷直流電機轉速達到5000rpm。支持GD32F30x、GD32F3x0、GD32F4xx、GD32VF103多系列MCU。

No.8

國民技術

國民技術在BLDC電機領域提供了一系列高效能的解決方案,主要通過其電機控制MCU產品實現,其提供的開發套件支持多種算法選擇,具有標準的固件訪問接口和多重保護機制,便於開發者快速搭建電機控制平臺。

N32G455系列:這款高性能多FOC電機應用的MCU採用32位Arm Cortex-M4F內核,支持浮點運算和DSP指令,具有高達512KB的片內FLASH和144KB的SRAM。它集成了多達17個高性能模擬器件和18個數字通訊接口,適合用於各種BLDC電機控制應用,如空調、無繩吸塵器等。該系列還具備安全特性,包括Flash安全存儲和加密下載等功能。

N32G435系列:該款MCU是業內首個內置硬件密碼加速引擎的32位通用MCU,具有低功耗和高性價比的特點,適用於智能家居設備和工業電機應用。它支持多種電機控制方式,能夠有效降低方案的BOM成本。

No.9

沁恆微電子

沁恆微電子在BLDC電機領域提供了一系列的半導體解決方案,涵蓋了電機控制芯片、電機驅動算法架構等關鍵技術。以下是沁恆微電子在BLDC電機解決方案方面的一些亮點:

CH641控制方案:該款MCU針對小型化、輕量化電機驅動發展趨勢,集成專業預驅芯片,支持12V I/O直驅MOS,支持USB PD及Type-C快充功能。它採用自研青稞RISC-V2A內核,無需支付第三方處理器授權費和提成費。該方案支持基於反電勢檢測的無感方波控制,轉速閉環控制,以及完善的安全保護機制,如堵轉、過壓、欠壓、過流、過載等保護,並提供可定製的完整量產方案。

CH32系列電機控制方案:基於RISC-V和Arm Cortex-M3內核設計的工業級32位通用MCU,廣泛應用於工業控制、消費電子和家用電器等領域。該系列MCU具有高速運算能力,支持硬件壓棧和硬件除法器,集成多個高級和通用定時器,內置多路高速雙ADC和模擬運放,使其在電機控制應用領域有着較好的性能優勢。支持多種電機的調速控制或位置控制,包括永磁同步電機(PMSM)、無刷直流電機(BLDC)、直流電機(DC)、開關磁阻電機(SRD)、感應電機(IM)等。同時,支持FOC控制、方波等無感控制方案,支持HALL、增量編碼器等多種有感控制方案。

寫在最后

BLDC電機在下游應用領域的快速發展和自身性能優勢的推動下,市場規模穩步增長。半導體方案商通過提供集成化、智能化、高能效的解決方案,推動了BLDC電機技術的進步和應用的拓展。未來,隨着國產替代化的加速和技術創新的突破,本土廠商的BLDC電機半導體解決方案將面臨更多的發展機遇。

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