半導(dǎo)體集成的各種選擇為基于同步電機(jī)的分布式智能小型驅(qū)動解決方案開辟了越來越多的應(yīng)用。這些包括無刷直流電機(jī)（BLDC），永磁同步電機(jī)（PMSM）和步進(jìn)電機(jī)。由于它們的技術(shù)優(yōu)勢和提高的效率，這些類型的電動機(jī)正在許多現(xiàn)有應(yīng)用中取代刷式電動機(jī)。汽車就是一個很好的例子。
 
通常，汽車部件必須支持低系統(tǒng)成本，小巧，輕便和可靠，并且顯示出高效率。減少廢氣排放和降低燃料消耗也很重要。對與各種電機(jī)配合使用的驅(qū)動概念的需求，以及對效率，系統(tǒng)設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)的極端要求對執(zhí)行器電子元件產(chǎn)生了重大影響。
 ? 他BLDC電機(jī)市場

 美國有很多BLDC制造商。大多數(shù)公司仍然專注于電刷技術(shù)，如刷式直流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)等。但其中許多公司正在建立BLDC電機(jī)作為新產(chǎn)品開發(fā)的基礎(chǔ)。即使有許多BLDC電機(jī)制造商，特別是小型BLDC電機(jī)，市場上也沒有那么多的集成控制電子解決方案。能夠制造內(nèi)置集成智能電子設(shè)備的BLDC電機(jī)以及低成本方法的公司仍然不容易找到。
 BLDC電機(jī)技術(shù)的采用水平正在提高。許多汽車功能，如燃油或水泵，HVAC（暖通空調(diào)和空調(diào)），曲線燈，前照燈調(diào)平等等，都從刷式直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)锽LDC電機(jī)技術(shù)。是的，這并不能說明所有有刷直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)都會轉(zhuǎn)換為BLDC電機(jī)技術(shù)。但是，與電機(jī)本身的價格相比，控制電機(jī)的電子設(shè)備太昂貴的主要論點(diǎn)每天變得越來越不合理。此外，BLDC電機(jī)的優(yōu)勢可以顯著增強(qiáng)其他系統(tǒng)屬性（參見表1）。因此可以預(yù)見到智能運(yùn)動控制的演變。
       無刷直流電機(jī)的優(yōu)勢
 與競爭對手的電機(jī)技術(shù)相比，BLDC電機(jī)具有幾個優(yōu)點(diǎn)，如表1所示。
   ? 能夠1 ：的無刷直流電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)
 
 P 從電刷式直流電動機(jī)向BLDC電機(jī)的過渡roblems？
 在研究包括有刷式直流電機(jī)（BDC）的運(yùn)動控制系統(tǒng)時，很明顯，與BLDC電機(jī)相比，控制不那么復(fù)雜。簡而言之：您只需向電機(jī)施加電壓即可開始移動。在BLDC電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計方面經(jīng)驗(yàn)不足的工程師經(jīng)常擔(dān)心，即使他們了解優(yōu)勢，他們也很難轉(zhuǎn)換為BLDC電機(jī)技術(shù)。復(fù)雜的電子設(shè)備和這種系統(tǒng)的編程被認(rèn)為是一個障礙。此外，由于電子換向而導(dǎo)致的較高系統(tǒng)成本通常被視為一種顯示器。
但是，從BDC到BLDC的過渡并不一定困難。通過使用Micronas HVC 4223F單芯片解決方案，電子電路可以非常簡單。
 在下面的示例中，解決方案是一個僅需要13個組件的解決方案，包括HVC 4223F本身。例如，如果系統(tǒng)已經(jīng)包含PCB，則對BOM的影響是適中的。在許多情況下，由于更高的效率，可以使用更小的電動機(jī)。執(zhí)行器也可以更小，進(jìn)一步降低材料成本（電機(jī)，外殼，齒輪等）。此外，帶有HVC 4223F的BLDC控制系統(tǒng)可以通過外部行為類似BDC電機(jī)的方式進(jìn)行編程，僅包含VBAT和接地電源作為連接。因此，可以在不改變整個系統(tǒng)設(shè)計的情況下升級現(xiàn)有的運(yùn)動控制系統(tǒng)。從長遠(yuǎn)來看，系統(tǒng)可以得到改進(jìn)，例如使用網(wǎng)絡(luò)和/或診斷功能等。
   單芯片架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)最大程度的系統(tǒng)集成和靈活的驅(qū)動系統(tǒng)
   新的Micronas高壓控制器（HVC）允許具有高度集成的電機(jī)驅(qū)動電子設(shè)備的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代永磁勵磁直流電機(jī)的性能潛力。HVC 4223F是一個集成的微型計算機(jī)系統(tǒng)，具有所有必要的外圍模塊，可直接驅(qū)動PMSM / BLDC電機(jī)和雙極步進(jìn)電機(jī)。外圍模塊和用戶定義軟件的編程能力允許最佳地適應(yīng)不同驅(qū)動系統(tǒng)的屬性和屬性。
 通過PMSM / BLDC電機(jī)的低功率/重量比（W / kg）實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動解決方案中集成密度的增加會影響功耗（功率/熱管理），驅(qū)動電路的靈活性和所選驅(qū)動器，以及診斷的選項(xiàng)。電子器件的高集成密度需要通過目標(biāo)指定的電源管理來調(diào)整熱操作條件。新的HVC系列提供了許多功能，可以精確地進(jìn)行這種調(diào)整。

             甲djusted馬達(dá)激活用于不同應(yīng)用和工作模式
 在汽車執(zhí)行器中使用不同的驅(qū)動概念需要容易地調(diào)整電動機(jī)電橋和如何激活電橋。HVC 4223F通過可配置的最終輸出級，完全集成的可編程外設(shè)模塊和功能強(qiáng)大的ARMCortex®-M3®內(nèi)核精確解決了這一問題。集成了六個n / n半橋（包括充電泵）。這些可以通過輸出引腳的適當(dāng)接線電路和軟件配置適應(yīng)電機(jī)類型。
 EPWM模塊（增強(qiáng)型脈沖寬度調(diào)制）支持不同工作模式和電機(jī)類型的無源和有源續(xù)流電流模式（“異步/同步整流”）（見表2）。集成電流測量和D / A轉(zhuǎn)換器允許編程標(biāo)稱電流值（例如，用于電流控制的微步進(jìn)）。在PMSM / BLDC電機(jī)中，不使用傳感器，轉(zhuǎn)子位置的反饋信號可以通過比較器和集成的星點(diǎn)參考，或者通過霍爾效應(yīng)傳感器/編碼器發(fā)送。而且，可以選擇步進(jìn)電機(jī)的換向操作模式，例如用于實(shí)現(xiàn)更高的旋轉(zhuǎn)速度。使步進(jìn)電機(jī)適應(yīng)不同的操作模式（全步/半步，波驅(qū)，微步，
 
 
表2 ：使用新HVC概述電機(jī)類型和操作模式
 
  
 
使用ARM Cortex-M3 CPU可以快速執(zhí)行速度和電流控制算法 - 由高速A / D轉(zhuǎn)換器和可調(diào)節(jié)信號路徑支持，用于電壓和電流測量。輸出級包括過載保護(hù)（過壓/過流）和診斷功能。用于電機(jī)激活的集成外圍模塊（EPWM，比較器，星點(diǎn)參考，D / A轉(zhuǎn)換器，診斷和過壓/過電流保護(hù)，溫度監(jiān)控）可針對表中列出的操作模式進(jìn)行編程。
使用ARM Cortex-M3 CPU的高效系統(tǒng)
 CPU和閃存通過軟件實(shí)現(xiàn)極高的系統(tǒng)靈活性，例如用于轉(zhuǎn)速和電流控制的實(shí)時要求，分布式執(zhí)行器系統(tǒng)（例如LIN集群）中的通信和診斷功能。主振蕩器已經(jīng)集成。可以降低CPU周期以降低功耗或功耗，而不會影響外設(shè)功能。為減少電磁輻射，還包括EMI降低模塊（ERM）。所有外圍模塊都可以通過AHB / APB總線系統(tǒng)進(jìn)行編程，并且可以根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行調(diào)整。集成的NVRAM允許存儲診斷和應(yīng)用程序數(shù)據(jù)。
 對于電源，HVC系列直接通過12伏車載電氣系統(tǒng)供電，并符合ISO 7337測試脈沖。啟動 - 停止系統(tǒng)由特殊的“保留模式”支持。與傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器相比，集成開關(guān)穩(wěn)壓器（降壓轉(zhuǎn)換器）可最大限度地降低功耗。節(jié)能模式提供低功耗，例如用于K1.30應(yīng)用。外部負(fù)載（例如霍爾傳感器）可通過可編程高側(cè)開關(guān)提供。
 對于分布式小型驅(qū)動系統(tǒng)（例如HVAC系統(tǒng)）中的通信，LIN-UART和LIN物理層集成在HVC中。此外，第二個LIN引腳可用于LIN集群，具有自動尋址功能，，例如HVAC閥門應(yīng)用。所描述的系統(tǒng)集成和網(wǎng)絡(luò)能力是進(jìn)一步小型化和微型電動機(jī)小型化和集成的重要一步。
 驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性受所用驅(qū)動電子設(shè)備的影響。新型HVC的結(jié)構(gòu)包括廣泛的診斷和保護(hù)功能，SPFM大于60％（“ASIL就緒”）。這對于在系統(tǒng)級別根據(jù)ISO 26262進(jìn)行分解很重要，也就是說，對于單個和獨(dú)立系統(tǒng)元件的安全和安全要求的分配，并且可以在系統(tǒng)，硬件和軟件級別執(zhí)行。
 由于組件數(shù)量減少，高系統(tǒng)集成對所需的系統(tǒng)FIT（FIT =時間故障）率具有積極影響。
 靈活診斷的一個很好的例子是在軟件中實(shí)施“熱管理”。

     圖1 ：BLDC電機(jī)中的電子集成

    
通過評估電流和溫度，可以采取措施來適應(yīng)運(yùn)行曲線，例如減少CPU周期，限制電機(jī)電流，調(diào)整電機(jī)橋中的續(xù)流電流模式等。
 新型HVC 4223F采用小型40引腳QFN 6x6 mm封裝，非常適合小型化和電子元件集成到電機(jī)或執(zhí)行器中。此外，“裸露焊盤”（ePAD）可確保良好的熱連接。結(jié)溫范圍為-40°C至+ 150°C，集成的過溫監(jiān)控功能可用于溫度關(guān)鍵應(yīng)用。
BLDC電機(jī)定位執(zhí)行器的應(yīng)用實(shí)例
 用于定位應(yīng)用的機(jī)械致動器通常必須提供高扭矩（例如，在閥門，襟翼等中）。通常，齒輪用于在負(fù)載下獲得低轉(zhuǎn)速，由于摩擦而引入相當(dāng)大的損失。在許多情況下，執(zhí)行器必須施加穩(wěn)定的保持扭矩，并且執(zhí)行器不應(yīng)失去其最后位置以避免校準(zhǔn)運(yùn)行。由于重量減輕和空間限制，電機(jī)和電子幾何結(jié)構(gòu)起著重要作用。該示例描述了單芯片電機(jī)執(zhí)行器的解決方案，HVC 4223F通過LIN通信接口驅(qū)動無傳感器六步換向的BLDC電機(jī)。圖2顯示了通過HVC 4223F單芯片解決方案集成完整電子元件的閥門執(zhí)行器的原理系統(tǒng)。

   表3 ：使用HVC 4223F概述所使用的外圍功能