BLDC控制是MCU廠商的重要方向

在BLDC電機應用中，驅動是非常關鍵的，因而BLDC需求的穩步增長也帶動了驅動芯片的增長。統計數據顯示，2022年中國電機驅動芯片產量為3.26億顆，仍然存在巨大的需求缺口，其中無刷電機驅動芯片為46.95%。這里的驅動主要定義為驅動IC，如果是整個驅動系統，需要由三部分組成，分別是電源、弱電部分和強電部分。其中，弱電部分主要包括MCU和外圍電路。因而，BLDC控制是MCU廠商的重要方向。

目前，BLDC主流的驅動方式有三種：其一是MCU +門驅+MOS/IGBT，其二是SOC+MOS/IGBT，其三是MCU+IPM。三種方案基本是各有側重，但是能夠看出MCU在BLDC驅動方面的需求是巨大的。

當然，有些應用也會采用DSP或者FPGA作為控制IC，但隨著MCU廠商入局者越來越多，加上MCU方案集成度和性價比越來越高，這兩種方式逐漸被替代。在驅動系統中，MCU作為控制IC主要負責控制BLDC電機的轉速、方向和扭矩，支持模擬或數字信號輸入，同時通過監測電機的運行狀態，如位置、速度、電流和溫度等。有些時候，MCU還監控溫度、電流和電壓等關鍵參數，以優化電機性能并防止潛在的故障。在實際運轉過程中，MCU接收到輸入信號之后，將決定PWM脈沖的占空比如何變化，以獲得所需的速度和扭矩。

當前，電機驅動系統的發展主要受到能效升級的影響。高效節能電機的能效比傳統電機高，在同樣輸入能量的情況下，能夠獲得更多的輸出能量，這是BLDC/PMSM電機的主要優勢。據估算，如果將現行低效電機全部更換成高效電機，相當于每年可節約用電2,700億度，減排二氧化碳2.7億噸，約等于2.7個三峽年發電量。高效電機讓BLDC有了更大的發展機會，也給作為驅動控制IC的MCU提出了更高的要求。

國產BLDC控制IC持續突破

目前，國產MCU廠商在BLDC電機驅動方面已經具備很強的競爭力，且基本有自己的特色產品，打破了傳統國際MCU廠商Microchip、TI、ST、英飛凌、NXP等，以及國際驅動IC廠商TI、羅姆、ALLEGRO、東芝、英飛凌、ST等對這一領域的壟斷。當然，就像我們列舉的廠商重疊度很高一樣，目前在BLDC驅動系統中，控制IC和驅動IC融合已經成為大趨勢，國內廠商在這方面也取得了一些成果。另外，國產BLDC驅動IC也在致力于將一些其他的關鍵板載資源融入IC中，以提升工程師的開發效率。在國內，目前兆易創新、中穎電子、中微半導、國民技術、東軟載波、芯海科技、士蘭微、靈動微電子、小華半導體、芯旺微、旋智、沁恒微、愛普特、華芯微特、澎湃微、雅特力、領芯微、航順、泰芯、琪埔維、極海科技等國產MCU廠商都有產品用于BLDC控制和驅動，另外也有像峰岹科技這樣專注電機驅動IC的企業。

目前，國產BLDC控制芯片的融合創新做得也很好。以峰岹科技三相ASIC系列為例，其中FT8132S等產品型號是集成預驅動的，這些IC支持3P3N Pre-driver輸出，死區時間可選擇，支持有感FOC(Hall-IC/Hall-Sensor)和有感 SVPWM(Hall-IC/Hall-Sensor)。另外，這些IC提供模擬電壓、PWM、I2C、CLOCK調速，并集成過流、欠壓、過壓、堵轉、缺相、Hall異常等多種保護模式，讓工程師感受到高集成度、電機噪聲低、轉矩脈動小等優勢。

第二個例子是靈動微的MM32SPIN023C，這也是一款高集成度的電機驅動MCU，采用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、功率MOSFETs三相驅動電路，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，通過這樣高度集成的產品設計，讓工程師能夠快速構建起自己的電機應用。

第三個例子是領芯微的電機專用MCU，LCP037A*31系列是領芯微32位內核的面向電機控制等應用領域的高性能處理器，同時集成了三個獨立PMOS、三個獨立NMOS柵極驅動輸出和輸出為5.0V，30mA LDO集成芯片；LCP039BC32GU8是領芯微32位內核的面向電機控制等應用領域的高性能處理器，同時集成了6個獨立的N型MOSFET柵極驅動模塊。在領芯微的電機專用MCU里，主要提供NN和NP兩大預驅動模塊，為工程師的方案設計賦能。還有一個具有代表性的例子是元能芯，該公司其中有一個系列是“All-in-One”，也就是將MCU、Gate Driver、MOSFET與LDO通過先進封裝技術集成在一個芯片上，完美解決體積、貼片、散熱等痛點。

目前，在“All-in-One”系列下，元能芯提供MYi0002V0405、MYi0002V0403和MYi0002V0402三個型號，主打智能功率系統，解決智能電機系統在升級過程中可能遇到的問題。因此，我們能夠看到，在BLDC等電機驅動領域，國產控制IC在逐漸豐富產品陣容的同時，也在逐步提升產品的集成度，不僅是集成必要的接口，也在根據應用方向和需求來集成電源、保護功能和驅動，走向更高質量的發展階段。

隨著BLDC電機市場的增長，對BLDC電機控制器的需求也將大幅增加。由于終端逐漸向著高集成度、智能化和高能效發展，在控制芯片里加入驅動、電源和保護，成為打造高性價比方案的主流做法，國產電機控制IC廠商在這方面也逐漸有所收獲。