編者按：
相比于傳統的電機，BLDC電機具有不可比擬的優勢。在智能化、工業自動化的今天，BLDC電機控制器在白電、新能源汽車、工業/人形機器人等領域有著廣泛的應用前景和市場基礎。
當前，技術創新仍然是BLDC電機控制器持續領跑的關鍵。隨著市場需求的增長，集成化設計、高性能芯片等先進技術不斷融入其中，不僅提升了產品性能，更降低了成本。同時，軟件與硬件的協同優化，讓電機控制算法更加高效精準。
BLDC電機控制器的長足發展離不開產業鏈上下游的緊密合作。整機企業與半導體企業只有攜手并進，共同面對技術挑戰，才能開拓市場新機遇。本欄目就邀請整機企業和半導體企業資深行業人士展開對話，一窺BLDC電機控制器的魅力所在，探討BLDC電機技術創新、算法優化及產業鏈協同的奧秘。
對話導覽：
1、BLDC電機驅動控制器的應用特點和市場情況如何？貴公司主要提供哪些業務？
2、電機驅動芯片的集成化創新架構在來來將會成為主流。結合具體實例談談在某一應用當中的典型解決方案？
3、電機主流控制算法主要有方波控制、SVPWM、FOC等。在實現方面，如何看待軟件和硬件層面的差異和優劣？未來哪一種實現方式更有前景？
4、作為產業鏈下游的整機企業，對上游的半導體企業有哪些建議或期望？希望在合作中盡量滿足哪些需求，可以使雙方能夠共同推動BLDC電機控制器市場發展？
5、在產業鏈上下游之間，如何與下游整機企業開展合作？如何看待整機工程師提到的半導體器件ADC精度不足和為降低生產成本而減少核心性能參數等問題？
6、如何看待BLDC電機控制器的應用趨勢和市場空間？有哪些新的市場規劃和發展策略？
對話嘉賓：
1、談談貴公司在BLDC電機控制器市場中的應用及業務?
拓邦股份彭勇軍：BLDC電機控制器以其提供瞬間大扭矩和強爆發力的特點，廣泛應用于工具類、切割類和壓榨類等需要瞬時沖擊力的場景。但對于要求平穩運行的場合，如風筒和高鐵，它并不適用。
和而泰羅解兵：和而泰在主流趨勢中提供BLDC電機方案，主要面向電動工具領域，如電鉆、角磨機等，廣泛應用于家具、空調、洗衣機等白色家電中。隨著交接時間的推進，相關工作也在進行中。
笙泉科技王駿維：笙泉科技在BLDC電機芯片應用上專注于白色家電、小型家電、伺服風機等。BLDC電機產品研發方向主要以節能為主，致力于創造最高效能、節約最小損耗；同時提供完整的BLDC電機方案，利用參數化方式針對不同的電機進行調整，搭配FAE及時支援客戶的需求。
英能科技Dennis Wang：浙江英能電子科技有限公司，是專業從事電機驅動集成電路芯片研發、設計、銷售的高新技術企業。我司在BLDC電機驅動控制器市場上主要有兩類產品：一類是以ZH6338/ZH6318為代表的全集成的SMART ASIC。其中ZH6338是一款6V~40V工作電壓，最大相電流1.75A，高集成度的三相FOC驅動芯片。它集成了FOC的控制算法、驅動、檢測信號處理以及三個功率半橋。系統通過SPD引腳調速，DIR引腳調節方向，FG反饋速度，以及包括限流、過溫、過壓、欠壓、短路、開路和堵轉等完善的保護功能。ZH6338該款產品已成功應用于排風扇、小水泵等行業。由于其區別于單片機的簡單的外圍電路，較大的驅動電流受到了廣大客戶的歡迎。
圖1 ZH6338/ZH6318全集成SMART ASIC
另一類是專門為電機驅動設計的ZH521X系列MCU，ZH521X單片機主要包含（ZH5210，ZH5212集成PN驅動，ZH5213集成NN驅動）3種型號。它集成32k字節代碼存儲器FLASH，4k字節SRAM。集成3個高級定時器，帶死區的PWM模塊，4個模擬比較器，3個運算放大器，1個12位精度ADC，非常適合應用于風扇、水泵、壓縮機、電動工具等電機控制領域。ZH521X已廣泛應用于落地扇、水泵、廚房用具等各種直流無刷驅動器的領域當中，其穩定可靠的性能，配合英能自研的無傳感FOC算法受到了大批用戶的歡迎。
圖2 ZH521X系列MCU
靈動微電子胡力興：目前靈動在高速吹風筒，掃震電動牙刷、吸塵器、洗衣機等方面都有完整的解決方案。針對不同電壓，不同功率以及不同需求的應用，靈動提供多層次的產品組合，集成預驅、LDO、DC/DC和MOSFET，方便客戶平臺化選擇，同時匹配不同的算法，協助客戶完成BLDC電機產品研發。
元能芯黃致愷：BLDC電機的市場非常廣泛，元能芯將市場方向采取了七個步驟，分別是風、器、乘、居、智、儲、車 ，風就是風機，器包含了電動工具與園林工具，乘指的是低速交通工具包含滑板車平衡車，居就是我們生活中常接觸的大小家電，接著智就是機器人，例如高功率密度的模塊，儲能與車用電子則是最后的兩大市場應用。
2、電機驅動芯片的集成化創新架構在來來將會成為主流。結合具體實例談談在某一應用當中的典型解決方案？
笙泉科技王駿維：目前現有產品，是主控MCU結合不同電壓驅動(40V~600V)，整合成低/中/高壓SoC芯片，驅動外部功率器件(如：MOSFET)來推動馬達，因電流量高屬中高功率產品。未來也會開發低功率產品，將會再內建外部功率器件All in One，減少外部PCB空間，將產品微小化。
英能科技Dennis Wang：高度集成化的ASIC電機驅動芯片是我司的一大特色。今年4月我司推出了專門為小型步進電機設計的控制和驅動一體芯片ZH6429(L)，一經推出受到了業界的廣泛認可，并與行業步進電機龍頭企業廣東惠利普電機有限公司進行了深度合作。
ZH6429是一款工作電壓范圍4.5V~30V，工作電流600mA。它集成了脈沖計數器，步進電機的路徑和速度規劃算法、正余弦波發生器、SPWM發生器以及短路保護和過溫保護等功能。ZH6429可以實現256細分的正弦步進電機電流，在不同轉速下，尤其是高速下，保證靜音運行。這解決了小型步進電機行業的一大痛點。
ZH6429還支持堵轉保護。當堵轉故障發生時電機停機，nFault指示輸出。堵轉保護功能，可有效避免電機因為長時間堵轉運行而損耗的情況，提高步進電機系統的可靠性。
圖3 ZH6429應用
靈動微電子胡力興：在靈動新的掃震一體電動牙刷方案中，靈動的SPIN023C內部集成LDO和MOSFET，以4mmx4mm的芯片封裝，做到極高的集成度和極小的電路板面積，控制BLDC電機。
圖4 靈動微電子的SPIN023C DEMO板示意
在吸塵器方案中，靈動的SPIN080C/G芯片內部集成LDO，預驅以及DC/DC；芯片內部集成的DC/DC最高支持100V電壓。同時靈動的SPIN030C可以滿足低壓小功率的吸塵器應用需求。
圖5 靈動微吸塵器控制方案介紹
元能芯黃致愷：元能芯重新定義與詮釋了電機驅動芯片All-in-One，里面整合了MCU、Gate Driver、MOSFET與LDO，透過更先進的封裝技術將高效率的芯片全部集成起來，使得整體驅動板更簡潔更輕小，不只是整體BOM的成本獲得改善，還大幅提升了PCBA的制作良率。元能芯All-in-One的第一代產品，40V耐壓，目前在工業風機EC Fan的設計上，改良了早期的復雜零件與設計，將PCB面積縮小了30%，并且從雙面板改成了單面板，獲得歐洲電機大廠的認可。
3、電機主流控制算法主要有方波控制、SVPWM、FOC等。在實現方面，如何看待軟件和硬件層面的差異和優劣？未來哪一種實現方式更有前景？
拓邦股份彭勇軍：軟件和硬件的主要差異在于性能與靈活性。硬件具有高速運算和高度可靠性優勢，但軟件則靈活性較高，能根據需求隨時調整，并充分發揮人的創造力。從個人角度看，軟件更具優勢，但從機械化應用和成本效益來看，硬件則更具價值。目前，在中國市場，軟件仍占據主導地位。
笙泉科技王駿維：MCU在無感FOC設計上，利用MDE (Motor Driving Engine)達成硬件運算與保護，在高速運轉下可以快速計算，計算速度能力約為5uS時長，硬件保護更能體現出最佳安全性，也不再占用MCU控制上的資源，更省下Flash程序空間，完整達成客戶想要的功能。
未來無感FOC更為主流，因此笙泉科技開發FOC智慧型調機系統，是一套高級演算法，僅需簡單設定馬達規格及硬體配置，即能「智慧且適應型」的運算與調適參數，以達到馬達驅動性能最佳化。
元能芯黃致愷：在微控制器(MCU)還在8位機時代，由于控制器算力不足，硬件控制算法可以快速解決，并且透過調整外圍器件方式作參數的調整。隨著半導體工藝的進步，MCU的性能越來越強大，并且可以將部分電機計算模塊設計到芯片內部，解決了算力的問題，并且透過軟件方式，可以非常有彈性的設計不同電機驅動，并且支持更多少量多樣化的BLDC電機應用需求。
和而泰羅解兵：軟件算法靈活可調，適用于多系列開發，但依賴特定硬件平臺；硬件算法則開發速度快、體積小、成本低，適合快速開發新產品，但靈活性受限。實際應用中，軟件與硬件算法各有優勢，選擇取決于BLDC電機產品應用場景和需求，無法相互取代。
拓邦股份段燕磊：BLDC電機的控制算法可在軟件和硬件層面實現。軟件算法易于在不同平臺上移植，而硬件算法則較為固定，拓展性和升級換代受限。未來發展方向上，軟件算法因其靈活性在專用場景和細微調整上更具優勢，而硬件算法則因處理速度快，更適用于高速場合。兩者各有優劣，取決于具體BLDC電機應用場景。
極海半導體劉洋：不同應用場景下的BLDC電機控制具有不同的特點，軟件層面主要依賴MCU和DSP來實現高靈活性、簡易調試與更新，以應對需要不斷改進和升級功能的應用場景；而硬件層面，則通過ASIC和FPGA提供更高處理速度和實時響應，來滿足對穩定性與可靠性有更高需求的應用場景，且在特定場景算法固化后更有利于用戶縮短開發周期、降低成本。在實際情況中，為達到更好的性能和使用體驗，BLDC電機控制器往往都是軟硬件相結合使用。
靈動微電子胡力興：許多安全保護和功能安全檢查的實現是需要硬件上的支持。隨著半導體工藝的進一步提升，算力價格的下降，基于算力不足而對算法硬件化的意義越來越小。基于純軟件的算法模塊會有更高的靈活度和廣泛的適配性。靈動立足ARM的生態平臺，同時優化BLDC電機控制相關IP模塊，方便客戶快速的迭代算法，移植方案。
4、作為產業鏈下游的整機企業，對上游的半導體企業有哪些建議或期望？希望在合作中盡量滿足哪些需求，可以使雙方能夠共同推動BLDC電機控制器市場發展？
拓邦股份彭勇軍：我們在使用上游半導體器件時，尤其是國產芯片，常遇到性能和質量問題，如ADC采集精度不足和芯片本身的bug，這些問題導致方案不穩定。這些問題主要源于成本壓縮，犧牲了可靠性。對于國內半導體廠商，我建議在研發過程中注重可靠性和充分測試，同時減少不必要的冗余設計，以確保產品質量和性能。
和而泰羅解兵：國產半導體品牌在市場上逐漸形成了一梯隊和二梯隊的品牌格局，但在某些性能指標上仍存在差距。盡管一些國產BLDC電機產品聲稱具備某些參數，但實際測試中可能發現其性能并不如預期。在常規任務中，這些差異可能不明顯，但在惡劣或極端條件下使用時，問題便會顯現。這方面可能不太完善，不太滿足我們的需求。畢竟國產與國外頂級巨頭的BLDC電機產品還是有區別的。
拓邦股份段燕磊：我們在實施方案時，有時會遇到上游半導體器件的質量問題或性能不達標，特別是在MCU的抗干擾性方面，這是我們在實際體驗中可能遇到的問題。
5、在產業鏈上下游之間，如何與下游整機企業開展合作？如何看待整機工程師提到的半導體器件ADC精度不足和為降低生產成本而減少核心性能參數等問題？
笙泉科技王駿維：根據終端客戶反應，過去在調機時，常面臨不知如何篩選高達數十組以上的馬達規格(參數)，導致「調機」變成相當耗時的任務，以致無法掌控電機開發時程及可靠性。由于馬達需要調整，笙泉科技因而開發了一套智能調整系統，方便客戶調整馬達功能，現在透過此套FOC智慧型調機系統，演算法內建的韌體資料庫(Lib)，收斂到只需輸入簡單9組參數(包括線性阻值、電感值、PWM頻率、馬達極數、轉速等)，即可輕松快速地完成調機，大幅減低了馬達電機的開發困難度。
極海半導體劉洋：極海搭建了完善的電機控制生態平臺，憑借由資深電機算法工程師、軟硬件工程師組成的技術服務團隊，可與客戶技術人員組建聯合開發團隊，共同進行產品設計和研發，根據用戶邏輯優化產品軟硬件設計，目前已推出工業風機、強磁攪拌器、電動兩輪車、高壓水泵以及實驗室離心機等眾多量產級應用案例。
我們在與客戶的合作中，都會充分測試半導體器件及方案，根據客戶產品實際應用場景，選擇符合ADC精度和性能參數需求的產品，任何經由極海技術服務團隊提出的、可幫助客戶優化成本、降低功耗的方案，都建立在確保客戶產品競爭力不受影響、達成共識的前提，不存在半導體器件參數不滿足設計需求的情況。如果半導體行業內出現在提問中所述情況，那也應該只是個別廠商虛標參數所導致的個案，不是行業普遍存在的問題。
6、如何看待BLDC電機驅動控制器的應用趨勢和市場空間？有哪些新的市場規劃和發展策略？
拓邦股份彭勇軍：BLDC電機驅動控制器行業預計在未來20年內仍將保持熱門，但隨著技術門檻降低，參與者增多，行業競爭將加劇，可能影響行業份額、個人待遇和公司利潤。要想走得更好，企業需要不斷創新和向高端化發展，同時兼顧成本和可靠性。個人則需要掌握更多核心技術。在技術應用上，BLDC電機在新能源和機器人等領域的應用前景廣闊，尤其在中國能源轉型和新能源發展的背景下，BLDC電機市場需求將持續增長。整體而言，BLDC電機行業競爭也將更加激烈。
元能芯黃致愷：全球綠能大政策ESG，其中BLDC電機能帶來的直接節能是非常可觀的，BLDC電機比傳統電機效率高上許多，但沒有好的電機控制器多年來一直是電機廠或系統廠的痛，元能芯提供了All-in-One搭配應用等級的完整算法與方案，從風機的市場開始，幫助更多客戶可以快速的設計落地，以及更高集成的設計，使得整體競爭力更有優勢。
圖6 All-in-One第一款產品MYi0002V0405 圖7 高壓EC Fan驅動板設計
笙泉科技王駿維：對標國外廠商的主控芯片，提升演算法的計算能力，降低成本以提高產品上的性價比，這是笙泉科技BLDC電機產品一直以來致力的目標。FOC控制是未來新市場的趨勢，已開發FOC智慧型調機系統，幾組參數便可輕松調機，提供客戶快速開發與導入產品，再加上本身晶片致力于硬體演算法開發，對標高能效運算，讓BLDC電機產品在國內外更具競爭優勢。
靈動微電子胡力興：BLDC電機的應用市場廣泛。目前BLDC電機相對于交流電機的優勢也越來越明顯。靈動微電子會立足當前，不停的迭代和優化自身的BLDC電機產品和生態。
結語：
在當前乃至未來，BLDC電機控制器應用領域不斷擴展，其市場潛力都是非常巨大的。伴隨產品精細化、智能化的程度越來越高，市場對BLDC電機驅動芯片的性能要求也越來越高，更多集成預驅、LDO、運放、DC/DC和MOSFET等。在小型化、集成化的趨勢下，芯片的功能和性能越來越齊全，降低成本的同時，提高了BLDC電機產品本身的高效能、低噪音等性能。百花齊放的市場競爭中，各家在BLDC電機控制算法上的差異性和獨特性方案，不斷根據客戶需求進行調整，優化自身的BLDC電機產品和生態。上下游產業鏈間只有不斷協同，抓住市場機遇，共同推進技術創新，BLDC電機控制器將會在更多領域展現出其獨特魅力！ |
