电机怎么找（普通电机怎么定位）

据《世界能源关键数据统计》调查分析，工业部门用电量占全球用电量的40%以上。其中，约70%的能源消耗来自于电机。在全球范围内，数以千万计的电机运行在机械、风扇、泵、压缩机、传送带和其他设备中。这些电机约占全球电力消耗的28%。每年，世界各地的工厂、办公室和其他工作场所都会安装数百万台新电机。欧盟委员会的一项研究显示，到2030年，仅工业电机的全球节能潜力就将达到13,286太瓦时，相当于11.4亿吨油当量，仅次于供暖应用。由此可见，为这些运行在世界各地的电机找到一个好的“管家”，选择合适的驱动和控制IC是多么重要！

电机驱动器和电机控制器的产品分类

在寻找合适的电机驱动和控制IC之前，我们需要做的第一件事是您计划在您的项目中使用什么类型的电机。

按产品类别分，目前电机类型主要有有刷直流电机（BDC）、无刷直流电机（BLDC）、永磁同步电机（PMSM）、交流感应电机（ACIM）、步进电机（Stepper）、开关磁阻电机等6种类型（SRM）。其中，有刷直流电机、无刷直流电机和步进电机是最常用的三种电机类型。据公开数据显示，有刷直流电机的使用率较高，约占整个电机市场的一半。近年来，无刷直流电机的需求开始增加。市场分析机构FMI预测，2018年至2027年间，电机驱动IC用无刷直流电机的需求预计将创造6.177亿美元的增量机会。

有刷直流电机是三种电机中最简单的。具有启动响应快、扭矩大、变速平稳、控制精度高、使用成本低等特点。它在玩具和其他成本敏感的应用中最常见。近年来，有刷直流电机也开始进入家电领域，如电动百叶窗、电动门锁等。控制有刷直流电机相对简单，只需改变施加到电机的平均电压即可改变其速度，这也可以通过H 桥和微控制器(MCU) 来完成。

无刷直流电机可以看作是永磁同步电机的一种。它在机械上比有刷直流电机更简单。转子上通常有永磁体，定子上有绕组。它克服了有刷直流电机的固有缺陷，用电子换向器代替了机械换向器。因此，无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能，又具有交流电机结构简单、无需换向的特点。具有无火花、运行可靠、维护方便等优点，非常适合电脑爱好者、工业设备等场合。然而，它们在运行过程中需要精确控制以实现更高的效率。

永磁同步电机PMSM 通常用于高性能、高效率的电机驱动。 PMSM 电机和BLDC 电机本质上没有太大区别。在各种现代电机应用中，两者有时可以相互替代。 TI的官网上有这样一段话：使用我们的BLDC电机驱动器产品系列，我们可以最大限度地发挥三相无刷电机和永磁同步电机（PMSM）的性能。

交流感应电机(ACIM) 简单、可靠，可直接通过交流线路电压运行，这使其在消费电子和工业应用中广受欢迎。

步进电机又称脉冲电机，只有周期误差，没有累积误差。这一特性使得步进电机广泛应用于数字控制系统，特别是那些需要高精度角运动的系统，例如桌面打印机、3D打印机、安全摄像头、相机镜头、医疗扫描仪、智能照明和数控铣床等。

步进电机通过控制脉冲宽度、占空比或输入脉冲周期进行管理。步进电机控制面临的挑战是避免失速，否则可能会损坏电机或电子元件。如果在过载或快速速度变化期间失去同步，则电机将在驱动器仍满负荷运行时停转。因此，设计时应考虑足够的电流裕度，防止扭矩突然发生大的变化。

开关磁阻电机SRM是一种新型调速电机。它是继变频调速系统、直流无刷电机调速系统之后的新一代调速系统。其结构简单、坚固，调速范围宽，系统可靠性高。

电机控制及驱动IC市场前景广阔

我们常说的电机驱动其实包含两层含义，一是控制，二是驱动。电机控制器是一类新型集成电路(IC)，可以节省大量工程成本，同时为无刷直流电机和三相交流感应电机等多相电机构建高性能电机驱动器。这些控制器旨在满足低成本、变速和三相交流电机控制系统的要求，例如低功率HVAC 电机、商用洗衣机和洗碗机、过程控制、泵和风扇等。

按行业划分，全球电机控制IC市场分为汽车、楼宇控制、工业自动化、消费电子、医疗保健等。机器人领域对电机控制芯片不断增长的需求是推动工业自动化行业电机控制IC市场的主要因素之一。汽车产业的发展是支撑全球电机控制IC增长的又一有效力量。此外，电机控制IC广泛应用于消费电子产品，这也将是推动电机控制IC市场增长的关键因素之一。

据权威分析机构FMI预测，到2027年，全球电机控制IC市场年复合增长率将从2017年的39.05亿美元增长5.0%，相当于市场潜力63.44亿美元，增长动力主要来自于医疗和汽车制造设备中使用的电机控制芯片。

那么，电机驱动器是做什么的？它和电机控制器有什么区别？从电机的工作原理来看，电机驱动器只负责控制被驱动电机的功率，而逻辑和数字控制则必须由外部的单片机或微处理器来完成，这就是电机控制器。电机控制器内置了所有逻辑电路，可以通过更高级别的接口（如PWM 信号、USB、模拟输入等）进行控制。就价格而言，电机驱动器通常低于控制器。如今，企业在提供电机驱动解决方案时，往往将控制部分和驱动部分集成在一起。用户得到的是整体解决方案。

如何为您的项目选择合适的电机控制驱动器？

在消费电子、家用电器、计算机及周边设备、医疗设备、汽车等领域，每当需要连续运动或精确定位时，电机都是必不可少的。上面我们提到了常用的电机类型有3种，即有刷直流电机、无刷直流电机和步进电机。根据电机的不同，我们需要找到的电机控制驱动解决方案也会有所不同。

在能源短缺和全球变暖的双重压力下，更高的能源效率、更好的动态性能和更低的运行噪声已成为电机驱动设计的必然趋势。电机驱动系统的整体优化是在给定投资条件下有效实现最高系统效率水平的关键途径，这也是为什么企业提供的电机驱动解决方案往往是整体集成解决方案。

现在，全球前十大（Top10）模拟IC供应商几乎都拥有电机驱动IC业务。因此，市场上有很多产品和解决方案可供选择。 IC Insights发布的报告显示，德州仪器（TI）2019年IC销售额128亿美元中，模拟电路占比约80%，业务来源主要集中在工业应用（占销售额的36%）。电机驱动器是TI的一个重要产品分支。其提供的电机驱动器不仅简化了设计、减少了电路板空间，还有效降低了系统成本。从具有简单控制接口的集成电机驱动器到智能门驱动器和功能安全设备，TI 的产品可帮助系统设计人员最大限度地提高电机性能。

在介绍具体的电机驱动方案之前，我们需要先了解一下电机驱动方案中经常提到的H桥，因为H桥是驱动有刷直流电机最常见的方式。图1是H桥的工作原理图，它使用两对晶体管（通常是MOSFET）来控制流过电机的电流方向。通过改变电流方向，电机的旋转方向就会改变。凭借宽电压范围和多种配置（包括单个和多个H 桥驱动器），我们为各种工业、个人电子产品和汽车应用提供有刷直流电机驱动器解决方案。总而言之，有刷直流电机控制是最简单的，没有时间或协议要求。步进电机和无刷直流电机都需要特定类型的信号来控制。

图1：H桥工作原理图（来源： core- electronics.com.au）

TI 的DRV8x 系列电机驱动器可以驱动电磁设备，例如有刷和无刷电机、步进电机或其他机电执行器。借助TI 的DRV8x 系列集成电机驱动器，设计人员可以快速轻松地驱动电机，从而缩短上市时间并大大简化设计。通过集成栅极驱动电路、感应放大器、保护器件、FET、行业标准控制接口以及使用驱动算法，可以显着改善设计复杂性、电路板空间和电机驱动时间。此外，DRV8x系列还提供过流保护、短路保护、欠压锁定和过温内部关断功能。

图2：简化的DRV8840工作原理图（来源：TI DRV8840）

其中，DRV8840旨在为打印机、扫描仪和其他自动化设备应用提供集成电机驱动解决方案。该器件具有用于驱动有刷直流电机的H 桥驱动器。 DRV8828 可以采用8.2V 至45V 的单电源供电，提供高达5A 峰值或3.5A 输出电流（在24V 和25C 下进行适当冷却）。简单的PHASE/ENBL 接口可以轻松连接到外部控制器以调节驱动电流。

Maxim 的MAX14872 电机驱动器具有正向旋转逻辑电平输入和反向旋转逻辑电平输入，以及可用于关闭器件的低电平有效使能引脚。

图3：MAX14872工作原理图（来源：MAX14872）

图4 是恩智浦的三相无刷直流(BLDC) 电机控制参考设计。该解决方案基于其Kinetis 系列MCU，提供了三相无传感器BLDC 电机控制解决方案的示例。它采用6 步通信过程，包括闭环速度控制和动态电机电流限制。集成全面的模拟功能，为BLDC 电机控制应用提供高性能解决方案。

图4：NXP公司的三相无刷直流电机控制框图（来源：NXP官网）

意法半导体的STSPIN 电机驱动器系列集成了以极高的精度高效驱动电机所需的所有功能，并包括先进的运动曲线生成器，可减少主微控制器的负载，同时通过一整套保护和诊断功能、性能和可靠性确保稳健性。满足有刷直流电机、步进电机和无刷直流电机在各种额定电压和电流下的要求。

STSPIN820 是一款256 微步集成电机驱动器，具有步进时钟和方向接口，采用小型4 x 4mm QFN 封装，包含控制逻辑和低RDSon 功率级。集成控制器实现具有固定关闭时间和1/256 微步分辨率的PWM 电流控制。

图5：STSPIN820过流短路保护管理原理图

对于步进电机来说，过流和短路保护非常重要。图5所示的STSPIN820内置的保护电路可以保护每个电源输出免受过载和短路的影响。当触发过流或短路保护时，功率级被禁用，开漏MOSFET 保持导通，直到EN 故障输入降至VRELEASE 阈值以下，然后通过外部REN 电阻对CEN 电容器充电。

结论

如今，电动机在我们的生活中无处不在。它们可以在洗衣机、烘干机、冰箱、汽车、风扇、水泵、空调和许多其他产品中找到。对于这样一个能源消耗大户来说，他们需要尽可能高效地运行以减少能源消耗。因此，从最简单到最先进的电机控制驱动解决方案，它们都有共同的特点：性能、可靠性、效率和精度应尽可能“高”，而尺寸、成本和上市时间应尽可能“低”。尽可能。如果您正在寻找合适的电机驱动解决方案，希望本文能够为您的项目打开第一扇门。

审稿编辑：郭婷