“十二五”規劃可謂是現在中國很多企業制定公司決策和產品規劃的風向標,其中節能是一個重要議題,歐美等發達國家也有很多關于節能的政策。各國政府都是為了應對能源危機和生態惡化,這并不是危言聳聽,而是我們正在經歷的事情。所以,無論是個人還是政府,都應該通過更低的成本、更智能、安全、環保的方式來“驅動”這個社會的進行,“驅動”我們每天的生活。
轉折點
某權威調查顯示,在美國一個普通家庭里,每一時刻大概有一百個電機在運轉。家庭里為什么會有一百個馬達在轉呢?可能大家忽略家用產品的馬達,例如抽油煙機、微波爐、吸塵器、空調,而冰箱里至少有2~3個馬達(壓縮機馬達、冷卻風扇、制冰機),此外,電腦、DVD、VCD全部都是有馬達的。在工業應用里的馬達也很多,如一些傳輸設備、自動化生產線、紡織機械。在商業應用領域中,ATM機等幾乎與錢有關的設備都有馬達。而汽車所使用的馬達更是種類繁多。
總之,電機無疑在社會和日常生活中扮演著十分重要的角色,TI憑借著在該領域二十多年的豐富經驗,不斷地通過嵌入式智能技術提高電機的效率。TI中國區半導體事業部市場推廣經理李志林是這樣解釋TI為什么在這個時間點特別重視馬達的:“2010年世界電機出貨量約90億套,預計2013年將超110億套。現在已經到了電機效率飛躍提升的轉折點,更高的效率=更優異的性能+更長的電池使用壽命+更緊湊的外形設計+更少的用電。”
至于到底現在是不是轉折點,不管你信不信,反正我信了。在此之前,TI以及其他廠商都推出了不少于電機有關的產品。例如TI最新的Concerto系列MCU,就完美地集成了C2000和ARM Cortex-M3,專門用于馬達控制等相關領域。
針對電機如此龐大市場,李志林經理向記者深入介紹了TI能做什么,將要做什么。
TI中國區半導體事業部市場推廣經理李志林
現在的事
現在綠色能源對馬達提出了更高的要求。馬達整個電能的消耗大概由以下幾塊組成:照明(占30%的耗能)、運行效率、傳輸過程的損耗。控制算法、數字速度及轉矩控制環路都可以很好地提升電機效率,其實就是要通過各種途徑提高控制精度,這也是TI所做的事情。
李經理介紹到:從軟件到硬件,TI提供更智能、更安全、更綠色環保的電機驅動與控制解決方案。
(1)TI提供定制的電機解決方案系列,主要包括以下三方面:
–完整的電機系統解決方案支持模擬與嵌入式處理功能,包含ADC、電流感應放大器、高電壓隔離與電源等。
–集成型DRV8x 電機驅動器不但可縮短產品上市時間,簡化設計,同時還可提供片上保護功能。
–高性能、超低功耗MCU:C2000、MSP430、Stellaris ARM Cortex-M3 MCU。
(2)TI提供綜合而全面的支持與工具,包括參考設計、EVM、模塊化控制器卡、按需按人培訓、源代碼庫、集成型開發環境工具、電機驅動社區論壇、應用手冊。
未來的路
到底有哪些可以改進的地方呢?李經理舉了個例子:我們已知的所謂變頻空調,其實大多都是在壓縮機上采用變頻技術,而其功率消耗大戶——風扇,卻不是變頻的,這就是可以改進之處。大家一定更關心的是未來創新的重點區域,記者也一樣,下面就來看看吧。
模擬電機驅動器會在以下幾個方面創新:
(1)嵌入式控制。例如無刷馬達轉的時候,會對轉向、相位進行偵測,有刷馬達是通過探刷換相的,TRBC沒有傳感器,這時候偵測和控制功能都放在芯片內部。
(2)先進的控制算法。TI在全球有一個部門專門做算法,最近馬達控制領域有一個堪稱最好的轉接算法FOC,在TI 16 bit單片機里已經移入了FOC算法,稱為精簡指令的FOC算法。
(3)數字控制環路。做數字控制環路有個好處,原來有個模擬器件需要去調試和改變一些參數,可能會改變一些電阻電容的阻值,現在采用數字控制模式,就可以直接用軟件改變參數,這樣客戶的產品運行的時間會更快。
(4)更高的集成度。有很多外圍控制,把電流環路檢測部分也放在芯片里,會把一些隔離電路放在里面,所以我們的集成度會更高。
(5)更高的馬達精確度、線性度。比如要往256細分或者半流,馬達在運行過程中是全電流運行,但在減少運行或不運行時把電流降下來。
在數字電機控制(MCU)方面,自動化電機控制、差異化工具都會是創新的重點,提供成本、效率、連接與安全性的選擇,讓客戶集中精力實現增值。例如,Stellaris有一個做機器人的平臺,基本可以直接拿來用做自動掃地機。
TI建立了Kilby 電機實驗室,致力于開發新的電機技術、算法,測試真實環境下的應用以及推動創新解決方案減少材料清單。李經理還透露,TI在北京、臺灣將有關于電機方面的大學計劃出爐。
從代表工業革命背后的“肌肉”的AC 感應電機到目前為止用的最好的有刷DC電機,再到家用電器未來將普遍采用的無刷DC電機,適用于電動車的永磁同步電機以及精度很高的進步電機。隨著半導體技術的不斷發展,電機技術也將不斷進步。電機將具有更高的效率,即更優異的性能、更長的電池使用壽命以及更少的用電;嵌入式算法可在支持精確控制的同時,降低噪聲;可為高效率工業設計降低功耗。為諸如工業泵及壓縮機、HVAC、汽車、低電壓風扇、醫療泵等應用帶來令人振奮的機遇。
李志林經理總結到:“TI 深深扎根于電機市場,不斷投資產品開發與研發,解決更多的客戶難題,我們會一直走下去。”