隨著工業(yè)自動化、智能制造和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，市場對運動控制解決方案的需求持續(xù)增長。作為驅(qū)動機械運動的關(guān)鍵技術(shù)，電機和運動控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化,、機器人、消費電子、醫(yī)療設(shè)備,、自動駕駛以及智能家居等多個行業(yè)。據(jù)市場調(diào)研公司GMI預(yù)測,，2023年,，全球運動控制市場的規(guī)模約為203億美元；市場預(yù)計在2024至2032年期間的復(fù)合年增長率（CAGR）為5.5%，2032年,，市場規(guī)模預(yù)計達(dá)到334億美元,。

電機和運動控制是現(xiàn)代工業(yè)和技術(shù)應(yīng)用的核心領(lǐng)域。ADI擁有業(yè)界領(lǐng)先的電機和運動控制產(chǎn)品,，旨在將數(shù)字信息完美地轉(zhuǎn)換為物理運動,，使工業(yè)4.0能夠在先進(jìn)機器人、自動化,、醫(yī)療假肢,、3D打印等應(yīng)用中發(fā)揮作用。從底層芯片到上位模塊,，ADI可提供全方位的解決方案,，而且產(chǎn)品組合十分廣泛，包括電機,、編碼器,、電機控制IC和模塊，可提高智能運動系統(tǒng)的效率,、縮小物理尺寸,，并縮短上市時間。

步進(jìn)電機（Step Motor）

步進(jìn)電機是一種能夠?qū)㈦娒}沖信號轉(zhuǎn)換成精確角位移的電動機,，通常由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成,。定子上有繞組，轉(zhuǎn)子上有齒,，通過控制定子繞組的通電順序,，電機能夠以固定的步進(jìn)角度逐步旋轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機通過將電能轉(zhuǎn)化為機械能,，可以通過精確和可預(yù)測的方式控制運動,，因此廣泛應(yīng)用于需要精確定位和速度控制的場合。

根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理,，步進(jìn)電機可分為多種類型,，包括：永磁式步進(jìn)電機（PM）、可變磁阻步進(jìn)電機（VR）和混合式步進(jìn)電機（HB）,。每種類型都有其獨特的特點和應(yīng)用場景,。按照驅(qū)動方式的不同，也可以分為雙極性和單極性步進(jìn)電機,。選擇合適的步進(jìn)電機類型,，取決于具體的應(yīng)用需求，包括精度,、轉(zhuǎn)矩,、速度和成本等因素。

步進(jìn)電機的工作原理是通過電機線圈發(fā)送電流，產(chǎn)生電磁場,，迫使磁性轉(zhuǎn)子進(jìn)入所需位置,。這可以使用附加電流狀態(tài)，以全步,、半步或更小的微步來完成,。微步進(jìn)可提高步進(jìn)電機應(yīng)用的精度、扭矩,、能源效率和平滑度,，同時減少步進(jìn)損耗、振動和噪聲,。

步進(jìn)電機驅(qū)動器可通過將全步細(xì)分成更小的微步,，以便使用正弦電流波形進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)極高精度和平滑度的運動,。ADI Trinamic?技術(shù)將每一個全步細(xì)分成最多256個微步,，讓數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為平滑的物理運動。由此產(chǎn)生的電流控制方案可減少噪聲和振動,，同時提高可實現(xiàn)的扭矩和精度,。

步進(jìn)電機是耐用型開環(huán)電機，是唯一在開環(huán)情況下既可以精確的控制位置,，又可以精確地實現(xiàn)速度的一類電機,。與其他電機相比具有多方面的優(yōu)勢，比如低速和靜止?fàn)顟B(tài)時具有高扭矩,、邊際定位誤差不會累積,、對啟動/停止響應(yīng)出色、具有成本效益且易于使用,。當(dāng)需要精確可靠的開環(huán)定位時,，步進(jìn)電機就是優(yōu)先選擇,。

針對ADI的步進(jìn)電機驅(qū)動器產(chǎn)品,，全球排名前列的電子元器件授權(quán)代理商WT文曄科技結(jié)合當(dāng)前市場，重點推薦一款效率和空間都優(yōu)于市場同級產(chǎn)品的靜音步進(jìn)電機驅(qū)動器 TMC5240,。

TMC5240是一款智能高性能步進(jìn)電機控制器和驅(qū)動器IC,，具有串行通信接口（SPI、UART）和廣泛的診斷功能,。它結(jié)合了靈活的,、經(jīng)過加加速度優(yōu)化的斜坡發(fā)生器（用于自動目標(biāo)定位）和業(yè)界最先進(jìn)的步進(jìn)電機驅(qū)動器（基于256步內(nèi)置索引器和兩個完全集成的36V、3.0A（最大） H橋以及非耗散集成電流感應(yīng)（ICS）,。

該控制器效率約為目前市場其他方案的兩倍,，空間方面高度集成（節(jié)省60%+），擁有卓越的電流控制和運動控制。ADI先進(jìn)的 StealthChop2 斬波器可確保確保達(dá)到業(yè)界極低的噪聲水平,，并確保效率和扭矩,。高集成度、高能效和小尺寸使系統(tǒng)小型化和可擴展,，從而實現(xiàn)經(jīng)濟高效的解決方案,。完整的解決方案大大降低了應(yīng)用開發(fā)者的學(xué)習(xí)曲線，同時提供了比同類競品更優(yōu)秀的性能表現(xiàn),。

伺服電機（BLDC/PMSM/DC Servo Controller）

伺服電機是一種能夠精確控制角度,、速度和位置的電動機，廣泛應(yīng)用于需要高精度運動控制的領(lǐng)域,。伺服電機與伺服控制器（Servo Controller）協(xié)同工作,，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過伺服控制系統(tǒng)接收指令信號,，并將其轉(zhuǎn)化為電機軸的運動,，以實現(xiàn)精確的定位和速度控制。

伺服電機控制器來控制伺服電機,，該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于需要精確位置,、速度和力矩控制的領(lǐng)域，如工業(yè)自動化,、機器人,、數(shù)控機床、醫(yī)療設(shè)備和自動化生產(chǎn)線,。與步進(jìn)電機控制器不同的是,，伺服控制器的核心功能是實現(xiàn)閉環(huán)控制（Closed-loop Control）。本次介紹的伺服控制器主要包含無刷直流電機（BLDC）,、永磁同步電機（PMSM）以及直流電機伺服控制器,。

首先，無刷直流電機伺服控制器通過電子換向技術(shù)和閉環(huán)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對BLDC電機的精確控制,，廣泛應(yīng)用于需要高精度,、高效率和高響應(yīng)速度的應(yīng)用場景，如工業(yè)自動化,、機器人技術(shù)和精密儀器,；PMSM/DC伺服控制器的核心也在于實現(xiàn)對電機的閉環(huán)控制，以達(dá)到對位置,、速度和力矩的精確把控,，因此同樣用于該場景。

根據(jù)市場表現(xiàn),，文曄重點推薦一款為BLDC/PMSM,、2相步進(jìn)電機以及直流電機和音圈提供磁場定向控制（FOC）的業(yè)界完全集成的伺服控制器 TMC4671,。所有控制功能均在硬件中實現(xiàn)，集成的ADC,、位置傳感器接口,、位置插值器使全功能伺服控制器能夠適用于各種伺服應(yīng)用，比如機器人,、拾放機,、工廠自動化、電動汽車等,。

ADI TMC4671是專用于運動控制器功能強大的芯片,，可以極大限度提高驅(qū)動效率和動態(tài)性能，而且通過硬件中的所有時間關(guān)鍵計算,，開發(fā)動態(tài)伺服控制器僅需要幾行代碼,，因此能快速縮短高性能伺服控制器的上市時間。

TMC4671具有高達(dá)100kHz的開關(guān)頻率和控制器更新速率,，并具有濾波和插值功能,，如數(shù)字霍爾信號插值，以實現(xiàn)更順暢的操作,。該集成電路可以與各類編碼器協(xié)同工作,，從A/B/Z增量式簡單的數(shù)字或模擬霍爾傳感器到高分辨率正弦/余弦模擬編碼器。傳感器可靈活地映射為位置和速度控制回路的輸入,。

直流有刷電機（DC Motor）

直流有刷電機（Brushed DC Motor）是一種通過機械換向器和電刷來實現(xiàn)電流換向,，從而驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子的電機，由定子（通常是永磁體）和轉(zhuǎn)子（線圈繞組）組成,。它是常見的電機類型之一,，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低和控制方便等特點,，廣泛應(yīng)用于各類小型電動工具,、家用電器、玩具和汽車等領(lǐng)域,。

直流有刷電機驅(qū)動器負(fù)責(zé)提供直流有刷電機所需的電流和電壓以控制電機的速度和方向,，該系統(tǒng)盡管面臨無刷電機系統(tǒng)的競爭壓力，但簡單的控制方式,、低成本和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域仍然使其在市場中占據(jù)重要地位,。未來的發(fā)展將集中在提高能效,、智能化,、微型化、改善EMI/EMC性能以及滿足特定市場需求等方面,。

對此,，文曄結(jié)合當(dāng)前市場重點推薦ADI的一款超小尺寸單通道有刷電機驅(qū)動器解決方案 MAX22201/2/7,。該芯片集成一個36V、3.5A峰值全橋,，可驅(qū)動一個有刷直流電機,。全橋具有極低阻抗FET，典型RON（高側(cè)+低側(cè)）為0.3Ω,，可實現(xiàn)高驅(qū)動效率,。3.5A的額定峰值電流受過流保護(hù)閾值（OCP）限制。峰值電流定義為驅(qū)動器針對短暫瞬變可提供的最大電流,。

值得一提的是,，該驅(qū)動器的最大有效值電流（RMS）為2A，通常受散熱考慮因素限制,。2ARMS電流值是指標(biāo)準(zhǔn)JEDEC 4層板在25°C環(huán)境溫度下得到的數(shù)值,。實際最大工作電流取決于應(yīng)用的熱特性（PCB接地平面、散熱器,、通風(fēng)等）,。

MAX22201/2/7具有準(zhǔn)確的無損耗集成電流檢測（ICS）功能和嵌入式內(nèi)部電流驅(qū)動調(diào)節(jié)（CDR）電路，用于監(jiān)測通過電機線圈的電流并限制峰值輸出電流,。當(dāng)電機電流超過限流閾值時,，全橋進(jìn)入衰減模式并持續(xù)固定的關(guān)斷時間（tOFF）。

對于有刷電機驅(qū)動應(yīng)用,，電流驅(qū)動調(diào)節(jié)可確保驅(qū)動器在正常條件下或電機啟動和失速條件下安全可靠地運行,，同時降低系統(tǒng)電源和電源旁路要求。內(nèi)部感測電流的縮放副本輸出到外部引腳（ISEN）,。所有版本均具有過流保護(hù)（OCP）,、熱關(guān)斷（TSD）和欠壓保護(hù)（UVLO）功能。每次檢測到故障條件時,，都會激活開漏低電平有效故障指示引腳（FAULT）,。

該器件采用小型TDFN12 3mm x 3mm封裝。MAX22201/2/7具有小尺寸封裝,、高效率并集成準(zhǔn)確的電流檢測功能,，因此非常適合空間和功耗敏感型應(yīng)用，比如有刷直流電機驅(qū)動,、鎖閉閥和電磁閥以及單相步進(jìn)電機驅(qū)動,。

H橋驅(qū)動器（H-Bridge Driver）

H橋驅(qū)動器（H-Bridge Driver）是一種電路配置，用于控制直流電機的方向和速度,。它利用四個開關(guān)（通常是晶體管或MOSFET）以“橋”的形式連接,，允許電流在兩個方向上流過電機。H橋驅(qū)動器廣泛應(yīng)用于機器人,、電動工具,、汽車電動座椅和工業(yè)自動化等領(lǐng)域,。

H橋驅(qū)動器擁有諸多優(yōu)勢，比如可以雙向控制電機的正反轉(zhuǎn),，適用于需要頻繁變換轉(zhuǎn)動方向的應(yīng)用,；可以通過脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)精確控制電機速度；可以通過同時導(dǎo)通對角線的開關(guān)使電機快速停止（短路制動）,；還有結(jié)構(gòu)簡單,、成本較低等優(yōu)點。

H橋驅(qū)動器是一種靈活且高效的電機控制解決方案,，通過合理選擇和設(shè)計可以實現(xiàn)對直流電機的雙向控制和速度調(diào)節(jié),，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。WT文曄結(jié)合當(dāng)前市場,，重點推薦一款具有集成電流檢測功能的業(yè)界超小65V,、3.8A雙通道有刷或單通道步進(jìn)電機驅(qū)動器解決方案 MAX22203。

MAX22203是一款雙通道65V,、3.8AMAX H橋驅(qū)動器,，提供PWM輸入和高精度的電流驅(qū)動調(diào)節(jié)（CDR），集成的CDR可以限制有刷直流電機的啟動或停止其電流,，或控制步進(jìn)點擊操作的相電流,。每個H橋都可以單獨控制，并且具有0.3Ω的超低典型RON（高側(cè)+低側(cè)）,，可實現(xiàn)高驅(qū)動效率和低發(fā)熱,。MAX22203可用于驅(qū)動兩個有刷直流電機或單個步進(jìn)電機。

電橋輸出電流由無損耗集成電流檢測（ICS）功能進(jìn)行檢測,，無需使用體積較大的外部功率電阻（對于此功能通常是必要的）,，并與可配置的閾值電流（ITRIP）進(jìn)行比較。通過將外部電阻連接到引腳REFA和REFB,，可以為兩個全橋獨立設(shè)置ITRIP閾值,。

每個H橋的最大輸出電流為IMAX = 3.8A，并受過流保護(hù)（OCP）電路限制,?？梢詾榉浅６虝旱乃沧凃?qū)動該電流，旨在有效驅(qū)動小電容負(fù)載,。用戶可配置的最大電流調(diào)節(jié)閾值為ITRIP_MAX = 3A,。在標(biāo)準(zhǔn)JEDEC 4層板上，每個H橋的最大RMS電流（IRMS）為2ARMS,。最大RMS電流可能受到散熱考慮因素的限制,，并取決于應(yīng)用的熱特性（PCB接地層、散熱器,、強制通風(fēng)等）,。

MAX22203具有過流保護(hù)（OCP）,、熱關(guān)斷（TSD）和欠壓閉鎖（UVLO）功能,。每次檢測到故障條件時,，都會激活一個開漏低電平有效nFAULT引腳。在熱關(guān)斷和欠壓鎖定期間,，驅(qū)動器為三態(tài),，直到恢復(fù)正常工作為止。該期間采用小型TQFN38 5mm x 7mm封裝,。

綜上所述,，ADI運動控制解決方案憑借其先進(jìn)的技術(shù)和卓越的性能，滿足了工業(yè)自動化,、智能制造和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的嚴(yán)格要求,。通過創(chuàng)新的StealthChop2斬波技術(shù)和高精度電流控制，確保無噪音運行和優(yōu)異的電機扭矩控制,。TMC4671伺服控制器和MAX22203 H橋驅(qū)動器的高效動態(tài)響應(yīng)和精確電流調(diào)節(jié),，使其在各種高要求應(yīng)用中表現(xiàn)出色。

此外,，文曄與ADI長期合作,、持續(xù)創(chuàng)新。通過提供全面的技術(shù)支持和定制化的解決方案,，文曄不僅幫助客戶應(yīng)對當(dāng)前的技術(shù)挑戰(zhàn),，還為未來的技術(shù)進(jìn)步和市場需求提供了堅實的支持。相信憑借高效,、精確和可擴展等領(lǐng)先特性,，ADI運動控制解決方案將在推動行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展中繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

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三十多年累積的深厚技術(shù)實力，輔以對未來產(chǎn)品趨勢的判斷能力,，讓文曄能串聯(lián)上游原廠的產(chǎn)品特性與下游終端的功能需求,，為原廠及客戶持續(xù)增值。有關(guān)WT文曄的更多信息,，請參考 www.wtmec.com,。