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要成为国际知名品牌,国产MCU须向汽车级进军

2021-09-24 赵明灿 阅读:
日前,灵动微电子在深圳举办2021 MM32协作大会,主题为“雄关漫道 十年灵动从头越”。在该公司成立十周年之际,本次会议特别强调了该公司汽车级MCU的发展战略,并邀请到中国电子技术标准化研究院副总工程师、研究员陈大为,分享了有关“国产车规MCU芯片准入标准与测试评价”的技术演讲。
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高效率无刷电机的未来和展望

接下来,灵动微电子电机事业部总经理黄致恺(Jeff),带来“高效率无刷电机的未来和展望”的主题演讲。PTsednc

据介绍,根据统计,在2千万营业额以上的电机市场公司,其总年收在2020年达到6400亿的收入,在500万以下的小型公司,其营业额则达到了8400亿,这是个达到了万亿级的市场。PTsednc

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这个市场为什么这么大?电机按照分类有交流电机、直流电机,还有同步、异步、有刷、无刷、高效率,各式各样。因为应用太广了,从医疗、电动自行车等,都可以看到很多的电机,所以它的市场非常大,并且其增长性也非常大。PTsednc

在这么大的市场当中,要如何定位甚至做出自己的价值以及贡献?可以看到,电机粗分为5个领域:风机、微机电马达、白色家电、电动自行车和电动工具。PTsednc

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在几个细分的专用领域中,市占率越来越高,因为针对各个不同领域做了很多很有特色的电机类的IC产品。比如,风机有自带算法;电动自行车做更高的集成等等。其中一个领域是家电市场,这个市场分为空、冰、洗。空调的部分分为定频跟变频,空调的产量到去年大概就超过了2亿台。在更早之前,2016年我国是在1.2亿台左右,包括冰箱、洗衣机等等。PTsednc

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电机的趋势跟半导体的应用有很大的关系,需要做到节能、高效率。所以现在的电机会越做越小,只要是做了轻量化,所有运输成本、安装的损耗等等都会降低,单位体积下的功率容量都会增加。极速化、一体化,这不仅仅是在电机上做了考量,包括IC搭配、算法的搭配,其实都是非常重要的。PTsednc

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电机市场以电动自行车为例,不仅仅是在国内,现在更多的新兴市场有时候也会走在欧美的前面——它们以前没有,现在就直接跳到电动。在这样的市场规模分类和趋势下,就能很明确地定位产品要做成什么样的才能符合市场需求,又可以将轻量化、一体化,能把技术往上推升。PTsednc

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下图是SPIN系列的产品组合图,将产品分为驱动、预驱、存储MCU。这样划分是依照不同的市场属性,例如电动工具带预驱,SPIN360C就是市场上热门的产品,因为它集成了驱动功能。PTsednc

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还有40V的产品、60V的产品,灵动200V的也在进行最后测试了,不久后还有600V预驱和全集成的规划。这样的规划从小的风机到家电的市场,甚至到工业电机的市场一体化。PTsednc

1.MM32SPIN0280PTsednc

今年新推出的SPIN0280是纯粹高性能MCU,尤其是在电机领域,它有什么特色?下图右边的图带了4个高性能的运算放大器OPA,以及2颗3MHz频率的高精度的IDC,以及一个通道的DA。还有一个特色的三个串口,现在机械要接传感器、WIFI、蓝牙,串口数就还要多一点。主频可以做到192MHz,同时,也有0.8MM大间距封装用在白电的市场。该产品也支持IEC60730-1的安规认证。PTsednc

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2. MM32SPIN040CPTsednc

SPIN040C非常好加工,很小,是高性价比的首选。PTsednc

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3. MM32SPIN360C/160CPTsednc

SPIN360C/160C在电动工具当中非常的热门,带了6个N驱动的与5VLDO,电压可以做到48V电池电压。还带了3个OPE,不仅把周围的元器件集成了进去,还有二极管也集成了进去。PTsednc

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4.MM32SPIN180C/380CPTsednc

只有60V是绝对没有办法满足多数的需求,所以,灵动又做了200V的产品,可以用在72V或150V的应用上。一样是属于N管的驱动,耐压200V,内置自举二极管。PTsednc

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5.MM32SPIN495CPTsednc

SPIN495C也正在开发中,它在国内是比较前沿的产品,类似IPM,但是内置MCU,而且是大容量、高性能的MCU,可以将外围功能都集成进去,而且代码兼容。PTsednc

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6.MM32SPIN223CPTsednc

MM32SPIN495C则是封装很小,最小是4×4,集成了3A大电流N通道MOSFET。PTsednc

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下面再看一些灵动合作伙伴做的成熟的电机方案。PTsednc

下图是空调系统,有1拖2、1拖3的要求。首先是压缩机。因为压缩机的特性,所以电流会有变形,进而引起振动。通过算法补偿可以使振动情况得到改善。PTsednc

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空调的数字电源也是用MCU做的,PF值可以做到≥0.99,功率也可以往上做。PTsednc

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再就是内外风机,下面是风机板。风机最独特的特色就是在顺逆转的时候不需要电阻控制。PTsednc

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冰箱低压风机的PCB上内置6个小管子,启动快速,而且都是FOC,就能让振动更小。PTsednc

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有低压也有高压,在室外侧做交换时的单向高压风机方案也提供支持。PTsednc

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冰箱和空调的压缩机不太一样,尤其是负载的特性,冰箱追求是更快速的启动,而且不能启动失败。MM32SPIN的启动情况都是符合客户的需求。PTsednc

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下图是洗衣机,有很多的MCU可以选择。PTsednc

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下图是DD直驱方案,无传感器控制,在这样不同的变动负载下,也能快速地正转、反转,甚至是高速脱水,尤其是直驱能做到摇篮洗。PTsednc

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排水泵是带驱动的MCU在上面,SPIN160就挂了3颗N管,N管的内阻比较小。PTsednc

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洗衣机不单纯只是FOC,更多的是在电流环以及解耦上做研究,从而获得更好的动态特性。电机的动态特性并非电机模型的理想化状态,这就是洗衣机不好做的原因。因此,需要在研究算法和方案上做更多的改善和突破。PTsednc

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下图是低速的摇篮洗模式。PTsednc

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下图是恒压降速控制和电网暂时失电保护。PTsednc

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吸尘器的转速可以做到150624rpm。内核是M0,因为M0的效率很高,速度快。PTsednc

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下图是闭环启动。PTsednc

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不只是家电类的部分,电动车辆类也有做一些方案。在电流波型上也做一些改良,就可以将电流斜坡变得特别好,尤其是动态特性比较大、负载比较大的情况下,就可以骑得更远。PTsednc

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还有刹车的整体解决方案。PTsednc

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服务器散热风扇。PTsednc

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谈到未来,现在灵动的团队已越来越壮大。靠着核心的算法,超过30套应用的完整方案,以及样品的支持,而且样品板是做到产品等级的,开发伙伴和合作伙伴就可以实现快速的商品化,黄致恺表示。PTsednc

未来,不同的应用细分领域还会做更多不同的芯片,还会有更特殊的高性能芯片,以及领先市场的高集成芯片。PTsednc

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赵明灿
赵明灿是EDN China的产业分析师/技术编辑。他在电子行业拥有10多年的从业经验。在加入ASPENCORE之前,他曾在电源和智能电表等领域担任过4年的工程师。
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