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如今，電機在生活中隨處可見，小到電動玩具、掛脖小風扇、大到汽車、飛機等，到處都有電機的身影。據統計，發達國家每個家庭平均擁有的電機數量是80到130臺，而我國大城市家庭平均擁有的電機數量在20到40臺之間。目前還遠遠低于發達國家的平均水平。這可以看出，國內電機產業還有很大的發展空間。 那么，這些電機是如何運動起來的呢？此時就需要電機驅動芯片出馬了。電機驅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，可以根據輸入信號，按照內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動方向。它集成了邏輯運算電路與功率驅動電路，利用它可以與主處理器、電機和增量型編碼器構成一個完整的運動控制系統，可以用來驅動直流電機、步進電機、及繼電器等感性負載。 電機驅動芯片應用廣泛，有刷和步進驅動芯片占半壁江山 電機驅動芯片應用范圍十分廣泛，目前已經廣泛應用于消費電子、電動工具、打印機、3D打印、安防監控、通信設備、汽車，以及工業控制等領域。據市場調研機構ResearchAndMarkets統計，2021年全球電機驅動芯片是市場規模為38.8億美元，預計2028年可增長至55.9億美元，年復合增長率約為5.3%。另據QYResearch統計，2020年，全球無刷電機驅動芯片的市場份額為46.95%，有刷電機驅動芯片市場占30.99%，步進電機驅動芯片市場占22.06%，預計未來幾年，無刷電機驅動芯片的增速最快。從廠商方面來看，目前電機驅動芯片的主要供應商有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，他們占據了全球七成以上的市場。國內廠商目前在電機驅動芯片領域的市場份額還很低，不過這幾年有不少國內半導體企業將關注度集中到了電機驅動芯片領域。 比如即將登陸創業板的拓爾微這幾年就推出了不少電機驅動芯片，據其招股書介紹，電機驅動芯片是該公司2021年收入增速最高的產品，并計劃融資后投入2.16億元用于“電機驅動芯片研發及產業化項目”，以提升現有產品在集成度、可靠性、精度等方面的性能指標，擴大高集成度、高可靠性直流有刷電機驅動芯片、高精度低噪聲低抖動步進驅動芯片及控制芯片，以及無刷直流電機驅動芯片及控制系統等產品的研發和生產。 核心技術解決行業痛點 拓爾微目前已經有多款有刷直流電機驅動芯片和步進電機驅動芯片在市場上銷售了。比如可以驅動有刷直流電機的TMI8262和TMI8263，以及驅動微步進電機的TMI8420和TMI8421。這幾款芯片應用了拓爾微的“步進電機低噪聲控制技術”、“高可靠多重過流保護技術”、以及“電荷泵驅動EMI抑制技術”等核心技術，解決了電機驅動芯片的噪聲、干擾等行業痛點。
比如說TMI8262，它可以驅動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、按摩設備等智能家居設備，打印機以及電動玩具等應用。
TMI8262還有一個值得一提的優勢，那就是Rdson低至0.9Ω（HS+LS）@1A，關斷電流小于1微安，具有低功耗特性；還能節省掉CP電容，且內置了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用中獲得了客戶的青睞，因為步進電機工作時產生的噪音會影響用戶的使用體驗，抖動則可能會讓打印結果出現偏差，拓爾微低噪音高驅動能力的TMI8262很好地解決了這些痛點，而且，它的功耗更低，能夠減少打印機發熱。比如市場上現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，持續電流能力提升至了2.5A，驅動能力更強。 另一款電機驅動芯片TMI8420采用了易操作的時鐘控制方式，最大細分數可達1/32，具有2.5A的強驅動能力。其輸入電壓范圍為8~45V，關斷電流小于2微安，同樣也內置了過流保護、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的外圍電路也相當簡單，僅需配置幾顆電阻電容即可。
另一款電機驅動芯片TMI8421則具有2通道步進電機驅動，電壓輸入范圍為6~35V，驅動能力相較TMI8420稍弱，峰值電流為2A，關斷電流小于2微安，具有兩種電流衰減模式，即混合衰減和慢速衰減。它可應用于自動售賣機、3D打印、檢測設備，以及點鈔機等應用場景。 據悉，拓爾微的步進電機驅動芯片，在直流有刷電機驅動芯片的基礎上，集成了微步進控制算法，適用于安防監控、打印機、工業機器人，以及自動化等設備。其電機驅動芯片通過微細分算法實現了對電機電流的精準控制，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。 結語 電機驅動芯片行業的市場規模雖然現在還不算是特別大的，但隨著市場對高效電機、節能電機需求的增大，電機驅動芯片必然也需要做出改進，技術也需要跟著一起升級，而且，目前國內半導體企業在電機驅動芯片行業的市場占比還很低，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積累，也會在今年及明年，推出更多能夠解決行業客戶痛點的產品，全面發力電機驅動芯片領域。來源：電子發燒友編輯：程文智 |
