2015電子產(chǎn)業(yè)走勢權(quán)威調(diào)查(三) ：淹不死的發(fā)動機(jī)　

　　顯然，2014年的物聯(lián)網(wǎng)大潮把電機(jī)控制技術(shù)的勢頭給淹沒了，但是，你我都知道，淹不死。相反，這證明電機(jī)控制技術(shù)太重要。

　　拿瑞薩來說，瑞薩電子是全球第一的微控制器供應(yīng)商和高級半導(dǎo)體解決方案的供應(yīng)商，產(chǎn)品應(yīng)用于全球數(shù)十億聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，為客戶提供微控制器、SoC、模擬與功率器件及集成了硬件和軟件的創(chuàng)造性嵌入式系統(tǒng)解決方案和專屬服務(wù)。

　　瑞薩電子(中國)有限公司汽車業(yè)務(wù)中心統(tǒng)括經(jīng)理趙坤指出，在汽車電子市場，瑞薩在未來有更多的技術(shù)和服務(wù)提供給市場。

　　瑞薩電子(中國)有限公司汽車業(yè)務(wù)中心統(tǒng)括經(jīng)理趙坤

　　從目前的最新動態(tài)來看，瑞薩推出的新一代基于40nm Flash工藝的MCU——RH850F1x。是最先進(jìn)Flash工藝的MCU產(chǎn)品。其在設(shè)計(jì)之初就充分考慮了節(jié)能和功能安全這兩方面的需求，并且滿足諸如功能安全、AUTOSAR，Security等車用相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，為了用戶的開發(fā)提供了極大的方便。

　　RH850/F1x系列的MCU是V850E2/Fx4和V850E2/Fx4-L的新一代產(chǎn)品。與之前的產(chǎn)品相比，RH850/F1x具有更大的Flash空間以及更多的封裝產(chǎn)品，最小有48pin封裝的產(chǎn)品。作為新一代產(chǎn)品，RH850F1x主要針對汽車電子車身應(yīng)用而設(shè)計(jì)，并且具有如下的一些特點(diǎn)：

　　1、 RH850/F1x又有三個子系列：RH850/F1L、RH850/F1M、RH850/F1H，可以滿足車身多個應(yīng)用。

　　2、 所有RH850/F1x系列里的產(chǎn)品均具有相同的CPU以及共同的外圍功能，所以軟件完全兼容。

　　3、 RH850/F1x采用40nm工藝及MONOS的flash技術(shù)，具有超低功耗及更好的可靠性。

　　4、 提高了汽車網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的功能并增加了數(shù)據(jù)加密功能。

　　此外，最尖端的微控制器RH850/P1x系列，是采用40nm工藝的汽車底盤MCU。瑞薩將40nm工藝與其獨(dú)有的MONOS內(nèi)存結(jié)構(gòu)相結(jié)合，提供了具有創(chuàng)新的電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)、制動系統(tǒng)及其他底盤系統(tǒng)解決方案，從而降低了功耗，并提高了底盤系統(tǒng)中安全系統(tǒng)的開發(fā)效率。大幅降低汽車底盤系統(tǒng)安全功能的開發(fā)難度。

　　頂級汽車安全芯片RH850/P1X-C系列屬于汽車級安全MCU，將功能安全技術(shù)、安全加密技術(shù)和汽車控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)整合在一塊芯片上，而這些技術(shù)是實(shí)現(xiàn)安全汽車控制的關(guān)鍵。為駕駛員輔助系統(tǒng)提供一體化解決方案，使無人駕駛成為可能。

　　在先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和車載信息領(lǐng)域，瑞薩擁有最新開發(fā)的片上系統(tǒng)(SoC)R-Car V2H，該產(chǎn)品采用最先進(jìn)的圖像識別技術(shù)，支持先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)中的高分辨率的環(huán)視功能，其包含的附加功能可提高性能、降低功耗、并增強(qiáng)傳統(tǒng)汽車和新興無人駕駛汽車的安全性。R-Car E2車載系統(tǒng)芯片(SoC)，是新款集成式汽車駕駛艙解決方案，可為入門級汽車集成駕駛艙系統(tǒng)提供卓越的信息娛樂和音響功能，并可支持汽車-智能手機(jī)的交互操作。結(jié)合瑞薩R-Car系列其他產(chǎn)品，可輕松擴(kuò)展，覆蓋從入門級到高端的集成式駕駛艙系統(tǒng)。

　　飛思卡爾業(yè)務(wù)擴(kuò)展經(jīng)理李唐山

　　也指出，電機(jī)控制的發(fā)展速度雖然不像消費(fèi)品那樣迅猛，但是一直在不斷進(jìn)步，比如近兩年大熱的FOC控制和家電變頻化，以及因傳感器的一些弊端引發(fā)的無傳感器控制需求，業(yè)界都有很強(qiáng)烈的興趣。

　　高性能的電機(jī)控制表現(xiàn)為整個速度范圍運(yùn)行平穩(wěn)，零速下全轉(zhuǎn)矩控制，和快速的加速減速特性。一般使用矢量控制技術(shù)(又稱為磁場定向控制-FOC)來實(shí)現(xiàn)。

　　電機(jī)控制技術(shù)上的挑戰(zhàn)比較多。比如在無傳感器的情況下使用FOC，尤其是啟動前沒有反電動勢的存在，控制系統(tǒng)無法知道目前轉(zhuǎn)子的位置。還有低速的問題，變頻家電要求夜晚超低速，轉(zhuǎn)速越低反電動勢越低，反饋信號的波動也越大，如何在低速情況下保持對電機(jī)的快速準(zhǔn)確控制一直是個很具挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題。另外，因?yàn)镮oT的發(fā)展，遠(yuǎn)程調(diào)試的需求也逐漸出現(xiàn)，尤其是控制板位于電機(jī)內(nèi)部時，可以省去線束的煩惱，無線調(diào)試器也有助于對客戶使用各家產(chǎn)品使用的不同接口做出統(tǒng)一化處理。

　　飛思卡爾的產(chǎn)品線豐富，既有DSP核的Freescale DSC，也有ARM核的電機(jī)專用KV系列，還有5V的KE系列，都適合電機(jī)控制的應(yīng)用。

　　飛思卡爾的DSC系列性價(jià)比高，內(nèi)含很多靈活易用的外設(shè)模塊，適用于要求較高的電機(jī)控制應(yīng)用。KV系列分為M0+和M4兩個子系列，后續(xù)還將有M7核的系列加入KV系列。外設(shè)借鑒了DSC的部分設(shè)計(jì)，比如兩路硬件ADC的速度可以達(dá)到4.1Msps，在高速時仍然保證精度。KE系列特點(diǎn)是純5V和高魯棒性，比常見的3.3V系統(tǒng)更適合復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)中。

　　創(chuàng)新性技術(shù)方案，目前在家電領(lǐng)域有三合一的變頻空調(diào)方案，也有超低功耗的變頻冰箱方案，變頻洗衣機(jī)方案已經(jīng)在大客戶大批量產(chǎn)。在變頻器逆變器步進(jìn)伺服領(lǐng)域，飛思卡爾近期也有方案推出。

　　對遠(yuǎn)程調(diào)試，飛思卡爾正在研發(fā)中的MotorSuite(電機(jī)開發(fā)套件)會在此方面做出重大突破。

　　恩智浦半導(dǎo)體微控制器通用市場產(chǎn)品線總經(jīng)理Ross Bannatyne則表示，在健康與健身、游戲、娛樂，甚至是工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域越來越多地加入了傳感器，這些傳感器不僅對電池續(xù)航時間發(fā)起了挑戰(zhàn)，而且傳感器的類型都不一樣，例如，在手機(jī)或者平板電腦中通常會用到陀螺儀、運(yùn)動感應(yīng)器、加速度計(jì)等傳感器。在工業(yè)環(huán)境或健身方面，更多的傳感器是溫度或濕度感應(yīng)器。如何對這些傳感器的信號、數(shù)據(jù)進(jìn)行精確處理，是控制器的重要使命。

　　要實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)處理或者管理的優(yōu)化，在技術(shù)上需要滿足三點(diǎn)要求，第一點(diǎn)是由于不同的傳感器數(shù)據(jù)，必然決定它的管理方式也是不同的，一些是非數(shù)字密集型處理的任務(wù)，比如數(shù)據(jù)的監(jiān)聽、采集，以及管理的工作;另一些是我們要做數(shù)據(jù)融合類的任務(wù)，其數(shù)據(jù)處理量較高、要求較大的任務(wù)時候，比如做信令處理或者數(shù)據(jù)通信。

　　第二點(diǎn)，一般來說傳感器都是數(shù)字輸出;但還有一些類型，尤其是在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的傳感器，比如精確度、精準(zhǔn)度類傳感器，其輸出是模擬的，因此傳感器中樞必須有模轉(zhuǎn)數(shù)的功能。

　　第三點(diǎn)，很多便攜式產(chǎn)品的空間是受限的，因此產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)非常小的封裝。

　　不久前，NXP推出了LPC54100微控制器，就滿足了上述要求，其中嵌入了兩個核，可進(jìn)行不同類別的傳感器數(shù)據(jù)處理，Cortex M0+核處理非密集型處理，Cortex-M4F處理密集運(yùn)算，且?guī)в袑掚妷悍秶鷥?nèi)(1.62至3.6 V)支持各種規(guī)格性能的12bit、4.8Msps/s的ADC，有小型的WLCSP49 (3.2 x 3.2 mm)封裝。

　　Microchips公司16位單片機(jī)產(chǎn)品部產(chǎn)品營銷經(jīng)理Erlendur Kristjansson分析目前的主要趨勢是：采用梯形波或6步逆變器控制的BLDC電機(jī)正轉(zhuǎn)向依靠無傳感器磁場定向控制(FOC)的永磁同步電機(jī)(PMSM)。效率提高以及更平滑的運(yùn)轉(zhuǎn)是這一轉(zhuǎn)變的主要原因。隨著對能源效率關(guān)注度的增加，電機(jī)首當(dāng)其沖成為了改進(jìn)的目標(biāo)，因?yàn)樗鼈兊暮碾娏繋缀踹_(dá)到了全球的一半。改進(jìn)這些電機(jī)的效率，延長其使用壽命可降低污染、節(jié)省金錢。使用無傳感器FOC來控制電機(jī)需要更加復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法，進(jìn)而提高了對性能的要求。它還要求更多模擬功能，如運(yùn)放、PGA或是ADC的多路同時采樣，以測量相電流。要達(dá)到與原有BLDC設(shè)計(jì)相當(dāng)?shù)某杀拘б?，所選用的單片機(jī)或數(shù)字信號控制器需要集成更多模擬功能。

　　Microchips公司16位單片機(jī)產(chǎn)品部產(chǎn)品營銷經(jīng)理Erlendur Kristjansson

　　在過去幾年間，Microchip一直提供自帶運(yùn)放的dsPIC?數(shù)字信號控制器(DSC)，以提供更好的系統(tǒng)集成和成本。這些運(yùn)放具有10 MHz 的增益帶寬(GBW)。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)榉至麟娮栊枰M可能小才能使系統(tǒng)功耗和對電機(jī)電壓的影響均最小。這樣，分流電阻兩端電壓將比控制器中ADC的工作電壓范圍小很多。因此需要一個增益放大器來放大信號。然而，這會帶來這樣的問題，DSC中集成的運(yùn)放的GBW會被縮小與增益相同的倍率。例如，若運(yùn)放的GBW為5 MHz，需要增益為10，那么最終增益放大器的GBW將為約500 kHz。dsPIC DSC允許客戶實(shí)現(xiàn)高增益的增益放大器來測量分流電流，并保持較高的動態(tài)響應(yīng)。

　　Microchip還提供無傳感器FOC的參考設(shè)計(jì)，包括調(diào)節(jié)指南和示例代碼，讓客戶可以迅速著手設(shè)計(jì)。

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