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如今，電機在生活中隨處可見，小到電動玩具、掛脖小風(fēng)扇、大到汽車、飛機等，到處都有電機的身影。據(jù)統(tǒng)計，發(fā)達(dá)國家每個家庭平均擁有的電機數(shù)量是80到130臺，而我國大城市家庭平均擁有的電機數(shù)量在20到40臺之間。目前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的平均水平。這可以看出，國內(nèi)電機產(chǎn)業(yè)還有很大的發(fā)展空間。 那么，這些電機是如何運動起來的呢？此時就需要電機驅(qū)動芯片出馬了。電機驅(qū)動芯片是包含了速度控制、力矩控制、位置控制及過載保護等功能的集成電路，可以根據(jù)輸入信號，按照內(nèi)置的算法控制電機繞組電路流動方向，從而控制電動機的啟停與轉(zhuǎn)動方向。它集成了邏輯運算電路與功率驅(qū)動電路，利用它可以與主處理器、電機和增量型編碼器構(gòu)成一個完整的運動控制系統(tǒng)，可以用來驅(qū)動直流電機、步進電機、及繼電器等感性負(fù)載。 電機驅(qū)動芯片應(yīng)用廣泛，有刷和步進驅(qū)動芯片占半壁江山 電機驅(qū)動芯片應(yīng)用范圍十分廣泛，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于消費電子、電動工具、打印機、3D打印、安防監(jiān)控、通信設(shè)備、汽車，以及工業(yè)控制等領(lǐng)域。據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)ResearchAndMarkets統(tǒng)計，2021年全球電機驅(qū)動芯片是市場規(guī)模為38.8億美元，預(yù)計2028年可增長至55.9億美元，年復(fù)合增長率約為5.3%。另據(jù)QYResearch統(tǒng)計，2020年，全球無刷電機驅(qū)動芯片的市場份額為46.95%，有刷電機驅(qū)動芯片市場占30.99%，步進電機驅(qū)動芯片市場占22.06%，預(yù)計未來幾年，無刷電機驅(qū)動芯片的增速最快。從廠商方面來看，目前電機驅(qū)動芯片的主要供應(yīng)商有TI、ST、安森美、英飛凌、羅姆、Allegro、東芝、松下、恩智浦，及ADI等國際廠商，他們占據(jù)了全球七成以上的市場。國內(nèi)廠商目前在電機驅(qū)動芯片領(lǐng)域的市場份額還很低，不過這幾年有不少國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)將關(guān)注度集中到了電機驅(qū)動芯片領(lǐng)域。 比如即將登陸創(chuàng)業(yè)板的拓爾微這幾年就推出了不少電機驅(qū)動芯片，據(jù)其招股書介紹，電機驅(qū)動芯片是該公司2021年收入增速最高的產(chǎn)品，并計劃融資后投入2.16億元用于“電機驅(qū)動芯片研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目”，以提升現(xiàn)有產(chǎn)品在集成度、可靠性、精度等方面的性能指標(biāo)，擴大高集成度、高可靠性直流有刷電機驅(qū)動芯片、高精度低噪聲低抖動步進驅(qū)動芯片及控制芯片，以及無刷直流電機驅(qū)動芯片及控制系統(tǒng)等產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。 核心技術(shù)解決行業(yè)痛點 拓爾微目前已經(jīng)有多款有刷直流電機驅(qū)動芯片和步進電機驅(qū)動芯片在市場上銷售了。比如可以驅(qū)動有刷直流電機的TMI8262和TMI8263，以及驅(qū)動微步進電機的TMI8420和TMI8421。這幾款芯片應(yīng)用了拓爾微的“步進電機低噪聲控制技術(shù)”、“高可靠多重過流保護技術(shù)”、以及“電荷泵驅(qū)動EMI抑制技術(shù)”等核心技術(shù)，解決了電機驅(qū)動芯片的噪聲、干擾等行業(yè)痛點。
比如說TMI8262，它可以驅(qū)動1組步進電機，或者2組直流有刷電機，集成了功率MOS全橋驅(qū)動、輸入欠壓保護、過流及短路保護、過溫保護等功能，具有低功耗、低噪音，以及外圍簡單等特點。適用于智能門鎖、智能掃地機器人、按摩設(shè)備等智能家居設(shè)備，打印機以及電動玩具等應(yīng)用。
TMI8262還有一個值得一提的優(yōu)勢，那就是Rdson低至0.9Ω（HS+LS）@1A，關(guān)斷電流小于1微安，具有低功耗特性；還能節(jié)省掉CP電容，且內(nèi)置了LDO 3.3V（120mA）輸出，可以給主控供電。 這些低功耗和低噪音的特性，讓TMI8262在辦公和家用打印機應(yīng)用中獲得了客戶的青睞，因為步進電機工作時產(chǎn)生的噪音會影響用戶的使用體驗，抖動則可能會讓打印結(jié)果出現(xiàn)偏差，拓爾微低噪音高驅(qū)動能力的TMI8262很好地解決了這些痛點，而且，它的功耗更低，能夠減少打印機發(fā)熱。比如市場上現(xiàn)有打印機解決方案的工作時溫度可能會飆升至101.8℃，同樣條件下，使用TMI8262則僅有69.8℃。 TMI8263除了具有TMI8262的寬工作電壓（8.0V~45V）、低功耗、過流保護、過溫保護、欠壓保護等保護功能外，Rdson更低至0.4Ω，持續(xù)電流能力提升至了2.5A，驅(qū)動能力更強。 另一款電機驅(qū)動芯片TMI8420采用了易操作的時鐘控制方式，最大細(xì)分?jǐn)?shù)可達(dá)1/32，具有2.5A的強驅(qū)動能力。其輸入電壓范圍為8~45V，關(guān)斷電流小于2微安，同樣也內(nèi)置了過流保護、過溫保護，以及欠壓保護等多重保護功能。 此外，其可配置的電流衰減模式有混合衰減、慢速衰減，以及快速衰減三種。TMI8420的外圍電路也相當(dāng)簡單，僅需配置幾顆電阻電容即可。
另一款電機驅(qū)動芯片TMI8421則具有2通道步進電機驅(qū)動，電壓輸入范圍為6~35V，驅(qū)動能力相較TMI8420稍弱，峰值電流為2A，關(guān)斷電流小于2微安，具有兩種電流衰減模式，即混合衰減和慢速衰減。它可應(yīng)用于自動售賣機、3D打印、檢測設(shè)備，以及點鈔機等應(yīng)用場景。 據(jù)悉，拓爾微的步進電機驅(qū)動芯片，在直流有刷電機驅(qū)動芯片的基礎(chǔ)上，集成了微步進控制算法，適用于安防監(jiān)控、打印機、工業(yè)機器人，以及自動化等設(shè)備。其電機驅(qū)動芯片通過微細(xì)分算法實現(xiàn)了對電機電流的精準(zhǔn)控制，大幅降低了電機的工作噪音，同時具有高可靠、多重保護功能、低功耗高散熱能力，以及強抗電磁干擾等特點。 結(jié)語 電機驅(qū)動芯片行業(yè)的市場規(guī)模雖然現(xiàn)在還不算是特別大的，但隨著市場對高效電機、節(jié)能電機需求的增大，電機驅(qū)動芯片必然也需要做出改進，技術(shù)也需要跟著一起升級，而且，目前國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)在電機驅(qū)動芯片行業(yè)的市場占比還很低，此時投入，未來將會迎來更大的回報。拓爾微電子這幾年的技術(shù)積累，也會在今年及明年，推出更多能夠解決行業(yè)客戶痛點的產(chǎn)品，全面發(fā)力電機驅(qū)動芯片領(lǐng)域。來源：電子發(fā)燒友編輯：程文智 |
