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智能马达控制一应俱全 意法稳坐市场龙头宝座

关键词:智能马达控制 L6472马达驱动器 智慧家庭

时间:2014-12-22 11:12:53       来源:中电网

    在全球积极发展智慧城市、智慧家庭的趋势下,智慧元件都朝向低功耗的方向发展,尤其过去为人所诟病的马达控制器,也必须兼顾能源效率的特色,才能符合世界潮流所需。

  台湾在马达产业向来在全球占有一席之地,在智慧马达世代来临之际,业者势必要提升自身研发能力,才能持续保有领导地位,抢下智慧设备带来的庞大商机。

  鉴于打造绿能城市已经成为世界潮流,身为全球半导体龙头的意法半导体,特别在2014年12月2日举办马达技术研讨会,除介绍马达驱动控制解决方案之外,也邀请专家分析马达控制市场的应用趋势,寄望能协助台湾厂商抢进商机新蓝海市场。

  

  意法半导体台湾区总经理Giuseppe Izzo。

  意法半导体大中华暨南亚区行销总监David Lucchetti 。

   意法半导体是全球最大半导体公司之一,近来每年业绩都有非常亮眼的表现,2013年营收达到80.8亿美元,目前全球员工人数约45,000人,分布在 35个国家的79个营运据点之中,并且拥有12个晶圆制造中心,不仅可确保供货无虞,还可提供合作夥伴非常完整的解决方案。

  由于半导体产业竞争非常激烈,意法半导体打造了高达9,000人的研发团队,多年来已经累积超过16,000个专利,2013年更有598专利正在申请之中。

   意法半导体台湾区总经理Giuseppe Izzo说:“意法半导体产品线可分成嵌入式元件,以及感测、车载、电源控制等两大类,许多产品都被大量应用 在汽车、穿戴式设备、健康照护等产品中,我们在感测元件、智慧电源、车载系统、微控制器、消费性电子等领域有很好的表现,这也是全球智慧设备未来发展的重 点,所以我们会全力提供合作夥伴所需的技术支援,携手进攻难得一见的新商机。”

  马达控制器一应俱全 同步推出多种开发工具

  耕耘智慧电源、马达控制晶片多年的意法半导体,由于产品线非常齐全,无论是小功率设备,或者是专为2kV以上马达设计的微控制器,所以向来是市场上最后欢迎的品牌。

   该公司马达控制解决方案最大特色,在电压控制晶片方面,可提供先进多阶微步进控制,IC设计人员可以依照应用程式需求,精准、流畅的控制马达运作,让智 慧设备发挥预期的效果。此外,即便在电流控制器方面,则具备简单易用,开放、弹性、可扩充的特性,让企业原有的投资可以重复被利用,使得开发成本能大幅降 低,亦能随时依照市场需求开发出新商品。

  意法半导体大中华暨南亚区行销总监David Lucchetti解释:“我们在马达控制器领 域的产品很完整,大致上可以分成3大类型,首先是针对工厂自动化设备、办公室自动化设备、收银机、医疗、玩具等低功率产品,我们有xPIN系列的解决方案 可以满足合作夥伴的开发需求。

  在工业应用、智慧家电、照明控制、湿度控制等中高功率设备,则有TD35X、L638x、L639x等三大系列产品,至于高功耗的工业设备、工厂自动化、车载系统等需求,也有gapDRIVE可以搭配使用,是业界少数能够提供完整解决方案的供应商。”

  有别于其他马达控制器供应商,意法半导体不仅产品线非常齐全,更同步提供丰富而完整的开发工具,让企业可以缩短新产品开发流程、降低研发成本,以最快时间抢进消费市场。

   该公司提供的开发套件分成Evaluation board、X-NUCLEO board、Discovery board三大类,以最新推出 xSPIN Discovery Kits为例,开发板上面预先整合STM32微处理器,可免去IC设计师额外连接微控制器的繁琐流程,而且还可透过 USB埠与电脑连接,直接将撰写好的程式码写入晶片中,进行概念验证与测试,是非常方便且使用的开发工具。

  David Lucchetti表示:“我们提供多元化的技术支援,除了有各种开发板可以选择之外,也会在网站不定时公布技术新知、开发应用参考范例等等,对刚进入新产品开发阶段,或者想瞭解马达控制的设计师,都会有很大的帮助。”

  集成式马达控制器好处多 能免去繁琐设计流程

  随着马达制造技术不断进步,诉求安静、节能的无刷直流马达,不仅成为智慧型家电的最佳选择,更是主打中高阶市场的精密机械厂,提高产品品质的最佳选择。

   市面上生产马达控制元件的厂商不少,所以要驱动马达运作的难度不高,只是若想要做到可精准控制电压、电流值,让智慧家电、工业设备能依照预期目标运作 时,便得要花很多时间在微控制器、MOSFET与IGBT等电源周边元件的搭配,以及相关参数调整与校调上,对多数智慧设备制造商来说是一项很大的挑战。

   意法半导体技术行销经理林进裕说:“智慧设备制造商多半都是专注在应用情境发想与设计上,而非马达本体的控制与调整。有鉴于此,我们针对低电压、低电流 的智慧型设备,推出预先把微控制器、MOSFET与IGBT等元件整合于一体的集成式马达控制解决方案,并且由意法半导体研发团队完成相关参数调整与校 调,合作夥伴只需要告知要搭配的马达形式,我们即可已提供最适合的解决方案。”

  意法半导体的集成式马达控制解决方案有 PowerSpin、EasySpin、FlexSpin、DSpin、CSpin系列等等,每个系列功能与效能都有些许差异,如EasySpin在多阶 微步进控制功能之外,还具备可程式化、自动故障检测的功能,至于属于为高阶设备设计的DSpin、CSpin系列,则在上述功能之外还加入完整断电保护机 制,可避免因为市电供应不稳发生设备故障的问题。

  “除了集成式解决方案之外,对需要在高电压、高电流环境中运作的智慧型设备,我们也有 推出SmartDrive、gapDRIVE等解决方案。”林进裕指出:“考量要做好马达控制需要专业知识,所以意法半导体也成立了一个马达控制论坛,上 面有很多宝贵资讯可以参考,当然若需要更多技术支援服务,亦可以跟我们联络。”

  意法半导体在台湾除设有先进技术研发实验室之外,也有完整的销售与行销团队,可依照不同产业与应用情境,提供全方位的技术协助,协助合作夥伴缩短商品开发流程,将复杂的学习曲线降到最低。

  马达控制器供货长而稳定 可应付各种恶劣环境

  之所以能够在马达控制领域成为全球主要供应商,不光切入市场时间较早,更在于产品品质非常稳定,而且每个元件供货时间都很长,对设备生命周期较长的工业设备客户,完全不需要担心会发生零件停产或停止供货,能让多年累积的研发成果获得最佳回报。

  意法半导体技术行销经理原野表示:“至今仍然还有很多客户持续向我们订购10年前推出的第一代马达控制晶片,关键就在于元件品质很稳定,即便在125度的高温下,依然可以保持正常、稳定运作,因此合作夥伴可以专心在产品功能面的开发上。”

   意法半导体针对低电压、电流设计的xPIN系列,已经被广泛使用在工业、医疗、玩具、办公室设备、营业场所之中,例如舞台灯光、博奕机、印表机、扫描 机、监控设备、售票机、ATM等等,其中有许多设备都是处于需24小时运作的环境中,因此对马达控制元件的要求都非常高,正好也佐证意法半导体解决方案确 实具备高可靠度、高稳定度等特性,足以应付非常恶劣的工业场所。

  属于入门级的PowerSPin系列,是采用极为优异的类比混合式讯号技术,是业界最先进的全整合式解决方案,非常适用于驱动具有微步进功能的双相双极步进马达。该系列马达控制器内建支援N通道MOSFET电源级整合双全桥闸极驱动器,并内建非耗散性过电流保护功能。

  其中,L6480马达控制器具备独特的电压模式驱动模式,能针对BEMF、汇流排电压以及不同的马达绕组进行补偿,因此能达到真正 1/128 微步进控制。

  至于另一款,同属PowerSPin系列的L6482马达驱动器,则是采用全新的电流控制方法,具有1/16微步进的控制能力,其数位控制核心可产生使用者自定义的运动曲线,并可透过专用的暂存器组轻松编程加速度、减速度、速度或目标位置,比传统电流控制方式精准。

   “我们在马达控制晶片中,加入很多其他厂商没有的先进设计。”原野说:“例如在完善保护机制设计方面,无论是过热热、低汇流排电压、过电流、马达失速等 等,我们都有设计多种情境设定电流保护跳脱点、失效时间、PWM 频率等类等,达到保护设备的目的,能满足最严苛的马达控制应用需求。”

  dSPIN系列功能先进 专为3A电流设备打造

  前面提到的PowerSPIN系列,主要是针对应用环境较单纯的直流微步进马达设计,具有缩减覆盖区和降低成本的优点,目有支援2.8A、1.4A等功率版本,以及SO、PowerSO、DIP、QFN等4种封装规格可以选择,足以应付各种组装与功率处理需求。

  至于dSPIN系列部分,则是针对需要3A电流才能运作的设备所设计,这是一款全整合式微步进马达驱动器,配备运动引擎和 SPI介面,具有RDS(on) 功率级的特性,可以提供合作夥伴最完美的马达控制表现。

   dSPIN系列采用全新设计的数位控制核心,透过高速SPI介面与微处理器沟通,让IC设计师能使依照不同使用情境下的需求,给予马达目标速度、加速/ 减速、绝对和相对位置等参数,让智慧设备能发挥原有的功能。dSPIN系列一共有两款集成式解决方案,其中采电压控制能力的L6470马达驱动器,可以提 供 128微步进的控制能力,在低速运作时具有低噪音与低振动的特点,能让智慧设备走向轻巧、简便的设计。

  意法半导体FAE经理张文益 解释:“至于另一款L6472马达驱动器,则是采用先进电流控制技术,透过整合式非耗散性电流感测元件即可做到电流控制,能提供高达16微步进的控制能 力,内建自适性衰变功能技术,能减少电流涟波的影响。而且在马达控制器中无需加入分流电阻,即可感测相位电流高低,并同样具备完整过电保护功能,堪称是最 符合成本效益的解决方案。”

  为了让更多合作夥伴能够善用L6470马达驱动器的优异特性,意法半导体也以该晶片为核心,推出两款专属开 发版STEVAL-PCC009V2、EVAL6470,其中STEVAL-PCC009V2预先整合微处理器,并且内建USB介面,可加速概念验证的速 度,对欲积极抢入智慧设备市场的台湾企业,堪称是不可缺少的最佳开发套件。

 

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