電機(jī)控制“需求”與“發(fā)展”的愛情長跑。
內(nèi)容簡介:變頻器仍然是全球最主要的電機(jī)控制產(chǎn)品,在2016年全球電控產(chǎn)品市場規(guī)模占比超六成,其中,約72%銷售額來自于低壓變頻器。伺服驅(qū)動器是僅次于低壓變頻器的第二大電控品類,2016年貢獻(xiàn)了近兩成的全球市場銷售額。此外,伺服系統(tǒng)在高精度、高性能要求的機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域有望不斷擴(kuò)大市場份額,預(yù)期是未來增速最快的電控產(chǎn)品之一。
電機(jī)控制技術(shù)及產(chǎn)品一直都是工業(yè)領(lǐng)域,乃至整個(gè)科技領(lǐng)域的重要內(nèi)容。本文就市場對電機(jī)控制的需求及其當(dāng)下發(fā)展,西安泰富西瑪電機(jī)技術(shù)部做了相關(guān)介紹和分析。
2016年全球工業(yè)電機(jī)與電控市場
IHS Markit持續(xù)多年追蹤全球各類工業(yè)電機(jī)與電機(jī)控制產(chǎn)品的市場行情趨勢,發(fā)布相關(guān)市場數(shù)據(jù)與信息。最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2016年全球工業(yè)電機(jī)與電機(jī)控制市場預(yù)計(jì)達(dá)580億美元,其中,工業(yè)電機(jī)市場銷售額約為354億美元,電機(jī)控制市場規(guī)模在226億美元左右??傮w上,IHS Markit預(yù)期2016-2020年全球電機(jī)與電控市場保持平穩(wěn)增長,電控市場增長高于電機(jī)。
細(xì)分產(chǎn)品市場
如圖1所示,通用高低壓感應(yīng)電機(jī)約占2016年全球電機(jī)銷售額的44%,特別是低壓交流電機(jī)因其廣泛的下游應(yīng)用領(lǐng)域,約占30%的全球電機(jī)市場總銷售額。隨著全球不斷深入推廣高效電機(jī),高效電機(jī)的普及率有望得到進(jìn)一步的提升,IHS Markit預(yù)計(jì)2020年IE3電機(jī)占全球低壓電機(jī)市場份額達(dá)32%,IE4電機(jī)增速遠(yuǎn)高于其他低壓電機(jī)??傮w而言,主要應(yīng)用于OEM市場的分馬力電機(jī)與低壓電機(jī)預(yù)期表現(xiàn)好于下游集中在項(xiàng)目型市場的高壓電機(jī)。此外,具有高精度、高穩(wěn)定性及適應(yīng)性等特點(diǎn)的伺服電機(jī)預(yù)期是未來增速最快的電機(jī)品類之一。2016年發(fā)電機(jī)約占全球電機(jī)總銷售額的30%,主要受電力、造船等下游行業(yè)影響而波動,中小型發(fā)電機(jī)市場預(yù)期增速好于大型發(fā)電機(jī)市場。
變頻器仍然是全球最主要的電機(jī)控制產(chǎn)品,在2016年全球電控產(chǎn)品市場規(guī)模占比超六成,其中,約72%銷售額來自于低壓變頻器。伺服驅(qū)動器是僅次于低壓變頻器的第二大電控品類,2016年貢獻(xiàn)了近兩成的全球市場銷售額。此外,伺服系統(tǒng)在高精度、高性能要求的機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域有望不斷擴(kuò)大市場份額,預(yù)期是未來增速最快的電控產(chǎn)品之一。
不同細(xì)分產(chǎn)品市場的集中程度不一,領(lǐng)先企業(yè)在不同產(chǎn)品及區(qū)域市場的排名各有不同??傮w來看,全球電機(jī)與電控市場仍較為分散,2015年排名前十的廠家約占全球40%的市場份額,ABB 、西門子保持市場領(lǐng)導(dǎo)地位。
區(qū)域市場
亞太(除日本)是全球電機(jī)與電控最大的區(qū)域市場,2016年銷售額約占全球市場銷售總規(guī)模的36%,主要受益于龐大的中國市場。IHS Markit估計(jì)2016年中國電機(jī)與電控市場規(guī)模接近129億美元,是全球最大的單一國家市場。盡管中國市場面臨進(jìn)入經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期的增速放緩、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等挑戰(zhàn),傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級與智能化改造以及大力發(fā)展節(jié)能、高端制造業(yè)等趨勢給未來電機(jī)與電控產(chǎn)品的發(fā)展帶來了新機(jī)遇,IHS Markit預(yù)期中國是未來增速最快的區(qū)域市場之一,2020年市場規(guī)模預(yù)計(jì)超146億美元。
歐洲、非洲及中東(EMEA)與美洲保持為全球第二大與第三大區(qū)域市場,2016年銷售規(guī)模分別為170億美元與156億美元。IHS Markit預(yù)計(jì)美洲市場的電機(jī)與電控產(chǎn)品在2016-2020年的年均增速略高于歐洲市場。
東芝智能相位控制技術(shù)
就電機(jī)驅(qū)動芯片而言, 電機(jī)控制的趨勢是高集成度、低成本、高效率和低噪聲。而用戶選擇不同的電機(jī)控制方案,不同的側(cè)重點(diǎn)包括系統(tǒng)性能、系統(tǒng)成本和系統(tǒng)可靠性。 不同的需求對應(yīng)不同的電機(jī)控制方案選擇。
東芝集團(tuán)內(nèi)部電力電子技術(shù)的橫向整合,自有的0.13μm先進(jìn)模擬集成電路制程以及獨(dú)有的多種新技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動并滿足客戶的需求,是東芝解決方案的優(yōu)勢。東芝寬廣的產(chǎn)品線涵蓋步進(jìn)電機(jī)、有刷電機(jī)和直流無刷電機(jī)應(yīng)用的所有直流電機(jī)應(yīng)用。東芝最新推出了應(yīng)用于直流無刷電機(jī)的智能相位控制技術(shù),能夠提高電機(jī)控制系統(tǒng)效率,并具有簡單易用的特點(diǎn)。主動增益控制能夠有效提高高轉(zhuǎn)矩波動的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動器的效率,降低電機(jī)和驅(qū)動器的溫度;應(yīng)用于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動高級動態(tài)混合衰減技術(shù)、高級電流檢測技術(shù)、主動增益控制技術(shù)等獨(dú)有的先進(jìn)技術(shù),并相應(yīng)推出了應(yīng)用該新技術(shù)的新產(chǎn)品。例如TB67B000HG/FG是適應(yīng)家用空調(diào)風(fēng)扇系統(tǒng)的高集成度低陳本高效率方案,已經(jīng)為客戶大量采用,其中新推出的貼片封裝產(chǎn)品TB67B000FG,封裝尺寸較TB67B000HG插件封裝減小了53%,散熱性能基本一致,管腳排布更加優(yōu)化合理,是東芝在該應(yīng)用領(lǐng)域的主力產(chǎn)品。 TC78B016FTG 集成應(yīng)用智能相位控制技術(shù),能有效提高方案效率,且簡單易用,在后續(xù)將會推出更多應(yīng)用智能相位控制技術(shù)的產(chǎn)品為客戶提供多種選擇。 TB67S289FTG 采用了主動增益控制技術(shù)、高級電流檢測技術(shù)和高級動態(tài)混合衰減技術(shù),特點(diǎn)是縮減了控制板面積,有效地提高了高轉(zhuǎn)矩波動的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動器的效率,降低了電機(jī)和驅(qū)動器的溫度。
電機(jī)要求位置傳感器有更高精度
現(xiàn)如今,在各個(gè)領(lǐng)域(汽車、工業(yè)控制和消費(fèi)類產(chǎn)品)中,電氣化無處不在。一個(gè)明顯的趨勢是,有刷電機(jī)將會逐漸被無刷電機(jī)(直流無刷或永磁同步)替代。而當(dāng)驅(qū)動不同的輸出負(fù)載時(shí),主要是要盡量減少電機(jī)的扭矩波動。我們要準(zhǔn)確識別不同的應(yīng)用場景需求,有些應(yīng)用無需傳感器,有些應(yīng)用場合需要高精度、高分辨率的位置傳感器。為了進(jìn)一步提高性能,需要采用更精確有效的電機(jī)換向方式,而傳統(tǒng)的霍爾開關(guān)的方式過于粗放,因此,高精度的位置傳感器勢在必行,能實(shí)現(xiàn)精確、高速的位置檢測,并且具有很低的時(shí)間延遲。顯而易見,在未來,人類將會用到越來越多的智能化電氣設(shè)備和新型的驅(qū)動系統(tǒng),這一切,都需要更智能化、更精確的傳感器作為基礎(chǔ)。
方案選購考慮因素
電機(jī)控制方案的選購主要取決于實(shí)際的應(yīng)用需求和系統(tǒng)成本預(yù)算。當(dāng)然,系統(tǒng)精度會是一個(gè)重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)我們?yōu)橐粋€(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)挑選合適的傳感器時(shí),分辨率、線性度誤差以及延時(shí)等參數(shù)都需要考慮,而且,傳感器的輸出必須足夠穩(wěn)定,不受外界雜散磁場和其他電磁干擾的影響。
艾邁斯的解決方案
針對汽車級和工業(yè)級的電機(jī)控制場合,艾邁斯半導(dǎo)體提供了一系列基于霍爾技術(shù)的位置傳感器。得益于我們的專利技術(shù)DAECTM(動態(tài)角度誤差補(bǔ)償技術(shù)),在外界雜散磁場干擾下,傳感器依然能保持極高的精度。基于DAECTM專利技術(shù),用戶可以實(shí)現(xiàn)角度位置檢測幾乎零延時(shí)。我們的傳感器均滿足汽車級要求,在嚴(yán)苛的環(huán)境溫度下也能正常工作。
步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用及解決方案
對于電機(jī)驅(qū)動芯片,高能效、低噪聲、安全可靠、使用方便及高性價(jià)比一直是用戶長期追求的目標(biāo)。隨著電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)品使用的日益廣泛,更高的要求也會被提出。
步進(jìn)電機(jī)因使用簡單,成本優(yōu)勢明顯而應(yīng)用廣泛。如在多功能打印機(jī)/掃描儀、縫紉機(jī)、提款機(jī)等工業(yè)領(lǐng)域。但步進(jìn)電機(jī)并不是最完美和理想的方案,特別是在多馬達(dá)同時(shí)工作的環(huán)境下,音頻噪聲尤其嚴(yán)重。 此外, 即便在低轉(zhuǎn)速條件下,仍然會產(chǎn)生功耗,以致對某些手持設(shè)備電池的壽命有所影響。低能效引起的過熱也不可忽視。 在某些情況下,系統(tǒng)不得不另加冷卻風(fēng)扇, 導(dǎo)致成本和系統(tǒng)的復(fù)雜程度增加,降低了系統(tǒng)的可靠性。
設(shè)計(jì)人員有時(shí)會選用BLDC(無刷直流電機(jī))來克服步進(jìn)電機(jī)的缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)高效、平穩(wěn)和低噪聲效果,從而降低功耗和發(fā)熱。 但隨之而來的是成本上升,很多情況下不得不使用MCU,這同樣會導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度大大提高。從步進(jìn)電機(jī)到BLDC,對于機(jī)械子系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言也是很大的改變,設(shè)計(jì)周期加長及長期可靠性測試也大大延緩了面市時(shí)間。
因此,用戶需根據(jù)特定的應(yīng)用需求選購合理的電機(jī)控制方案,同時(shí)需兼顧低噪聲、高能效、高可靠性及成本等因素。
LC898240/LV8702步進(jìn)電機(jī)解決方案
為滿足市場高性能的需求,安森美半導(dǎo)體的LC898240/LV8702可通過兩種新的工作方式來改進(jìn)現(xiàn)有方案,充分解決傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)存在的問題,是高性價(jià)比創(chuàng)新的步進(jìn)電機(jī)解決方案。LC898240通過監(jiān)測馬達(dá)線圈的BEMF波形來判斷負(fù)載變化,以調(diào)整電機(jī)電流和步進(jìn)脈沖的方法來改善現(xiàn)有的步進(jìn)方案,而無需改變機(jī)械系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)類似于BLDC的性能,提高整體能效并降低輸出噪聲。
LC898240可以作為輔助設(shè)備和傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動芯片一起工作。除了具備調(diào)整電流功能實(shí)現(xiàn)高能效外,其內(nèi)置EEPROM可存儲產(chǎn)生九種工作時(shí)序,每種時(shí)序達(dá)440步,實(shí)現(xiàn)無MCU的工作模式,便于用戶靈活選擇。
LV8702是集成LC898240功能的單芯片產(chǎn)品,集BEMF檢測反饋及電機(jī)驅(qū)動功能于一體,更易于使用,其高效模式可較傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)降低達(dá)80%的功耗。
電機(jī)驅(qū)動芯片的控制趨勢
羅姆半導(dǎo)體(上海)有限公司設(shè)計(jì)中心表示,除了要求安全、高效、控制性能好之外,數(shù)字化、集成化也成為電機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的必然趨勢??刂葡到y(tǒng)數(shù)字化則包含了硬件與軟件兩方面,硬件即高速、高集成度、低成本的專用芯片。軟件則體現(xiàn)在電機(jī)控制方面,電機(jī)控制算法未來的發(fā)展方向?qū)⒅卦诟咝阅艿霓D(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速控制與在線辨識上。
集成化是指電機(jī)的集成和電力電子器件的集成,它包括電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動的集成和開關(guān)器件、電路、控制、傳感器、電源等的集成。集成方案比傳統(tǒng)分立器件方案更有助于降低總體物料單(BOM)成本、減少方案占位面積,并使系統(tǒng)方案更輕、更高能效及更可靠。
不同應(yīng)用對電機(jī)控制器的要求有很大的區(qū)別。目前市場上的控制器/驅(qū)動器解決方案各有千秋,包括了針對特定簡單應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)控制器/驅(qū)動器以及采用外部緩沖柵極驅(qū)動器和功率級的MCU、DSP和FPGA。
對于小型電機(jī)以及控制精度、反應(yīng)速度要求不高的應(yīng)用,專用芯片具有低成本、低功耗、控制簡單、易上手等優(yōu)勢。
對要求苛刻的應(yīng)用,適合使用DSP、MCU和FPGA,可以增加其他系統(tǒng)管理功能,例如監(jiān)測電機(jī)參數(shù)和狀態(tài),以及與主機(jī)系統(tǒng)的通信等。但是,DSP、MCU和FPGA需要外部柵級驅(qū)動器和功率器件,且需要編程控制,在安全、效率方面需要斟酌。
在權(quán)衡了電機(jī)的效率和生產(chǎn)的成本基礎(chǔ)上選擇出來的方案,才是最適合的方案。
ROHM電機(jī)控制方案
隨著變頻器的變頻控制已越來越多地被使用到家電的空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱等諸多白色家電的應(yīng)用中,ROHM的控制方案從最初的BD620X系列,工藝改善進(jìn)化到BD6201X+BM6202/3(耐壓600V,1.5A/2.5A的IPM),發(fā)展到高度集成化的BM620X系列(集成了驅(qū)動和IPM)、BM622X系列等。同時(shí),隨著工業(yè)4.0、無人機(jī)、智能機(jī)器人、汽車電子等市場的興起,ROHM也推出了相應(yīng)的控制芯片,比如車載級別的隔離Gate Driver,具有可編程SPI接口的有刷直流電機(jī)驅(qū)動控制芯片,快速反應(yīng)的三相有位置/無位置專用控制方案等。
根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能選擇電機(jī)
電機(jī)控制在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用十分廣泛,因而趨勢也各不相同。不過,對于所有行業(yè)來說,最近的主要推動力就是效率。電機(jī)設(shè)計(jì)以及逆變器設(shè)計(jì)和控制都在不斷改進(jìn)。
移除或至少縮小同步電機(jī)的磁件也是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。采用同步磁阻電機(jī)可實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),它們基本上是沒有磁件的永磁同步電機(jī)(PMSM)。由于沒有磁件,控制起來比較困難,好處是降低了成本,提高了滿負(fù)載范圍內(nèi)的效率。
在汽車領(lǐng)域和消費(fèi)類產(chǎn)品中還有一大趨勢就是集成。比如,將FET驅(qū)動器和MCU/DSP組合于一個(gè)封裝內(nèi)。這樣可以縮小PCB面積,從而輕易地將電路板安裝至電機(jī)背面。
選擇的標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵取決于設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)什么功能,電機(jī)在系統(tǒng)中要完成什么任務(wù),功耗限制如何,是采用交流電供電還是電池供電,以及期望的尺寸(外形因素)是如何的。
BLDC和PMSM電機(jī)頗受歡迎,究其原因,主要是外形小和輸出轉(zhuǎn)矩大。由于PMSM運(yùn)行更平穩(wěn)、更安靜,而且效率更高,取代BLDC已成為一種趨勢。因此,汽車中電機(jī)幾乎都將采用無傳感器場定向控制(FOC)或PMSM。
Microchip的數(shù)字信號控制器
Microchip推出適用于電機(jī)控制的dsPIC® 數(shù)字信號控制器時(shí),我們關(guān)注的是需要更高性能來完成復(fù)雜計(jì)算的應(yīng)用。正如前面所述,提高效率,降低成本和體積是大勢所趨。利用采用無傳感器FOC的PMSM可實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),但前提是MCU/DSP具有足夠的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力。dsPIC33EP系列就是這些擁有強(qiáng)大運(yùn)算能力的器件中極具價(jià)格競爭力的產(chǎn)品。并且,集成智能PWM和模擬外設(shè),減少了外部元件,從而因縮減物料清單而降低成本。
電機(jī)控制對無線連接的需求
我們看到物聯(lián)網(wǎng)市場正在快速地增長,進(jìn)而驅(qū)動了對低功耗微控制器(MCU)和無線系統(tǒng)級芯片(SoC)等器件的巨大需求。目前,很多電機(jī)控制應(yīng)用并不具備很好的連接性。我們可以看到一種趨勢:很多電機(jī)控制應(yīng)用正在增加無線連接功能以用于控制和監(jiān)控。這對于電機(jī)控制來說是一項(xiàng)重要的改變。這一趨勢正在家庭自動化市場中迅速蔓延,而工業(yè)市場在這方面則相對緩慢一些。
考慮到電機(jī)控制的連接性,集成式電機(jī)控制MCU成為一種較好的選擇。根據(jù)電機(jī)控制應(yīng)用的不同,有單芯片解決方案、雙芯片解決方案和模塊化解決方案可用于智能無線連接電機(jī)。對許多應(yīng)用來說,一個(gè)MCU用于電機(jī)控制,另一個(gè)無線SoC則提供無線連接功能,即雙芯片解決方案,在這種情況下,選擇電機(jī)控制MCU可以僅僅基于其運(yùn)行電機(jī)控制的情況優(yōu)劣來作出判斷。然而,集成的可能性或許會受限于電機(jī)控制MCU的選擇。對于那些對成本非常敏感的應(yīng)用來說,有可能使用同一個(gè)無線SoC將電機(jī)控制和無線連接集成到一起。有一種簡單的方法可以為電機(jī)控制設(shè)計(jì)增加RF連接功能,即在現(xiàn)有的電機(jī)控制板上增加一個(gè)無線模塊。
節(jié)能型EFM32PG12Pearl Gecko MCU
Silicon Labs的SoC解決方案為智能聯(lián)網(wǎng)電機(jī)帶來了無線連接功能,同時(shí)我們也為電機(jī)控制應(yīng)用提供了多種多樣的節(jié)能型MCU。
對許多電機(jī)控制應(yīng)用來說,節(jié)能型EFM32PG12Pearl Gecko MCU是一種理想的解決方案。它具有一個(gè)帶有DSP指令支持的高性能ARM Cortex M4 CPU和一個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算單元(FPU),包含2個(gè)帶有邊沿對齊或中心對齊脈沖寬度調(diào)制(PWM)的16位定時(shí)器,其中一個(gè)片上定時(shí)器具有死區(qū)插入(DTI)特性。EFM32PG12 Pearl Gecko可以通過增加一個(gè)EFR32MG1 Mighty Gecko無線SoC或一個(gè)MGM111 Mighty Gecko模塊以增加無線連接功能。
電機(jī)驅(qū)動器向高集成度和高性價(jià)比演進(jìn)
好的電機(jī)要滿足客戶的不同需求,有的客戶對電壓看重,例如要低至1.5V的電壓;有的對體積或散熱等看重;有的重視精度,例如256微步步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用場合主要是位置傳感,可用于醫(yī)療注射泵,對藥的注射劑量要非常準(zhǔn)確,但速度不一定快;有的重視性價(jià)比。ST的一些產(chǎn)品換成了新型的超微型QFN封裝,使封裝尺寸更小、價(jià)格更便宜,也相應(yīng)地提高了性價(jià)比。
為了實(shí)現(xiàn)高集成度,ST正在做SiP(系統(tǒng)級封裝)。主要有兩種途徑。第一種途徑是把驅(qū)動器和功率芯片進(jìn)行封裝集成,即PowerSTEP系列。例如PowerSTEP01里面有8個(gè)MOSFET,堪稱業(yè)界最先進(jìn)的產(chǎn)品,主要因?yàn)樾阅苤笜?biāo)高:85V,5~10A,封裝很薄(因此散熱好)。另一種途徑是“驅(qū)動器+STM32 MCU”,例如2016年11月推出的“STSPIN32F0系列”。優(yōu)勢之一是設(shè)計(jì)速度快,因?yàn)橛蠸TM32F0 MCU;二是集成度高,簡化了設(shè)計(jì),節(jié)省了BOM(物料清單)。
目前市場上只有基于ARM Cortex-M0的集成產(chǎn)品(STSPIN32F0系列),并沒有基于M3、M4的集成驅(qū)動產(chǎn)品,這是因?yàn)镸3、M4針對更高端的應(yīng)用,但ST目前進(jìn)軍的中低端大批量市場還不需要更高端驅(qū)動產(chǎn)品,例如電動工具等,過去是8位MCU,現(xiàn)在升級到基于32位的M0控制,已經(jīng)非常進(jìn)步了。在中低端市場,M0性價(jià)比比M4高,可滿足從有傳感到無(位置)傳感,再到SoC控制等的需要。當(dāng)然,后續(xù)會有集成M4的驅(qū)動器系列推出。
電機(jī)控制之機(jī)器人系統(tǒng)電源解決方案
電機(jī)控制是絕大多數(shù)工控設(shè)備傳動系統(tǒng)里的核心之一。其用途細(xì)到玩具、家用電器,廣到自動化設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人等。電源模塊,作為系統(tǒng)供電的主要器件,為電機(jī)控制的發(fā)展注入“源”動力。
就電機(jī)控制系統(tǒng)而言,電源模塊可分為工作電源和驅(qū)動電源兩大類。工作電源提供穩(wěn)定的5V電壓供給MCU,間接作用于電機(jī)控制系統(tǒng);驅(qū)動電源一般功率較大,提供足夠動力直接作用于電機(jī)控制系統(tǒng)。電源模塊除供電功能外,最重要的還有提高系統(tǒng)可靠性的作用。電機(jī)控制系統(tǒng)的集成度越來越高,電機(jī)工作時(shí)噪聲干擾問題越來凸顯,因此部件小體積、信號隔離需求日益明顯。同時(shí),針對有電池供電的系統(tǒng),電池電壓波動范圍大,電源模塊可以提供穩(wěn)定的輸出電壓,高效率的電源模塊還有利于提高電池的續(xù)航能力。所以,在電機(jī)控制系統(tǒng)中電源模塊一般有供電、隔離、穩(wěn)壓、提升續(xù)航能力等功能,是不可或缺的配套器件。
當(dāng)下,智能制造已成為主流。為提升生產(chǎn)效率和控制生產(chǎn)成本,智能機(jī)器人行業(yè)火熱發(fā)展,如倉儲機(jī)器人、物流機(jī)器人、掃地機(jī)器人等。智能機(jī)器人中包含電機(jī)控制和電機(jī)的傳動系統(tǒng),電機(jī)作為傳動部件,可以完成某項(xiàng)任務(wù),如掃地機(jī)器人輪子實(shí)現(xiàn)巡視功能、吸塵部件實(shí)現(xiàn)灰塵清理功能等。針對智能機(jī)器人多種電壓/功率以及應(yīng)用的需求,金升陽提供多種電源解決方案以滿足不同需求。
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2016年全球工業(yè)電機(jī)與電控市場
IHS Markit持續(xù)多年追蹤全球各類工業(yè)電機(jī)與電機(jī)控制產(chǎn)品的市場行情趨勢,發(fā)布相關(guān)市場數(shù)據(jù)與信息。最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2016年全球工業(yè)電機(jī)與電機(jī)控制市場預(yù)計(jì)達(dá)580億美元,其中,工業(yè)電機(jī)市場銷售額約為354億美元,電機(jī)控制市場規(guī)模在226億美元左右??傮w上,IHS Markit預(yù)期2016-2020年全球電機(jī)與電控市場保持平穩(wěn)增長,電控市場增長高于電機(jī)。
細(xì)分產(chǎn)品市場
如圖1所示,通用高低壓感應(yīng)電機(jī)約占2016年全球電機(jī)銷售額的44%,特別是低壓交流電機(jī)因其廣泛的下游應(yīng)用領(lǐng)域,約占30%的全球電機(jī)市場總銷售額。隨著全球不斷深入推廣高效電機(jī),高效電機(jī)的普及率有望得到進(jìn)一步的提升,IHS Markit預(yù)計(jì)2020年IE3電機(jī)占全球低壓電機(jī)市場份額達(dá)32%,IE4電機(jī)增速遠(yuǎn)高于其他低壓電機(jī)??傮w而言,主要應(yīng)用于OEM市場的分馬力電機(jī)與低壓電機(jī)預(yù)期表現(xiàn)好于下游集中在項(xiàng)目型市場的高壓電機(jī)。此外,具有高精度、高穩(wěn)定性及適應(yīng)性等特點(diǎn)的伺服電機(jī)預(yù)期是未來增速最快的電機(jī)品類之一。2016年發(fā)電機(jī)約占全球電機(jī)總銷售額的30%,主要受電力、造船等下游行業(yè)影響而波動,中小型發(fā)電機(jī)市場預(yù)期增速好于大型發(fā)電機(jī)市場。
變頻器仍然是全球最主要的電機(jī)控制產(chǎn)品,在2016年全球電控產(chǎn)品市場規(guī)模占比超六成,其中,約72%銷售額來自于低壓變頻器。伺服驅(qū)動器是僅次于低壓變頻器的第二大電控品類,2016年貢獻(xiàn)了近兩成的全球市場銷售額。此外,伺服系統(tǒng)在高精度、高性能要求的機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域有望不斷擴(kuò)大市場份額,預(yù)期是未來增速最快的電控產(chǎn)品之一。
不同細(xì)分產(chǎn)品市場的集中程度不一,領(lǐng)先企業(yè)在不同產(chǎn)品及區(qū)域市場的排名各有不同??傮w來看,全球電機(jī)與電控市場仍較為分散,2015年排名前十的廠家約占全球40%的市場份額,ABB 、西門子保持市場領(lǐng)導(dǎo)地位。
區(qū)域市場
亞太(除日本)是全球電機(jī)與電控最大的區(qū)域市場,2016年銷售額約占全球市場銷售總規(guī)模的36%,主要受益于龐大的中國市場。IHS Markit估計(jì)2016年中國電機(jī)與電控市場規(guī)模接近129億美元,是全球最大的單一國家市場。盡管中國市場面臨進(jìn)入經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期的增速放緩、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等挑戰(zhàn),傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級與智能化改造以及大力發(fā)展節(jié)能、高端制造業(yè)等趨勢給未來電機(jī)與電控產(chǎn)品的發(fā)展帶來了新機(jī)遇,IHS Markit預(yù)期中國是未來增速最快的區(qū)域市場之一,2020年市場規(guī)模預(yù)計(jì)超146億美元。
歐洲、非洲及中東(EMEA)與美洲保持為全球第二大與第三大區(qū)域市場,2016年銷售規(guī)模分別為170億美元與156億美元。IHS Markit預(yù)計(jì)美洲市場的電機(jī)與電控產(chǎn)品在2016-2020年的年均增速略高于歐洲市場。
東芝智能相位控制技術(shù)
就電機(jī)驅(qū)動芯片而言, 電機(jī)控制的趨勢是高集成度、低成本、高效率和低噪聲。而用戶選擇不同的電機(jī)控制方案,不同的側(cè)重點(diǎn)包括系統(tǒng)性能、系統(tǒng)成本和系統(tǒng)可靠性。 不同的需求對應(yīng)不同的電機(jī)控制方案選擇。
東芝集團(tuán)內(nèi)部電力電子技術(shù)的橫向整合,自有的0.13μm先進(jìn)模擬集成電路制程以及獨(dú)有的多種新技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動并滿足客戶的需求,是東芝解決方案的優(yōu)勢。東芝寬廣的產(chǎn)品線涵蓋步進(jìn)電機(jī)、有刷電機(jī)和直流無刷電機(jī)應(yīng)用的所有直流電機(jī)應(yīng)用。東芝最新推出了應(yīng)用于直流無刷電機(jī)的智能相位控制技術(shù),能夠提高電機(jī)控制系統(tǒng)效率,并具有簡單易用的特點(diǎn)。主動增益控制能夠有效提高高轉(zhuǎn)矩波動的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動器的效率,降低電機(jī)和驅(qū)動器的溫度;應(yīng)用于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動高級動態(tài)混合衰減技術(shù)、高級電流檢測技術(shù)、主動增益控制技術(shù)等獨(dú)有的先進(jìn)技術(shù),并相應(yīng)推出了應(yīng)用該新技術(shù)的新產(chǎn)品。例如TB67B000HG/FG是適應(yīng)家用空調(diào)風(fēng)扇系統(tǒng)的高集成度低陳本高效率方案,已經(jīng)為客戶大量采用,其中新推出的貼片封裝產(chǎn)品TB67B000FG,封裝尺寸較TB67B000HG插件封裝減小了53%,散熱性能基本一致,管腳排布更加優(yōu)化合理,是東芝在該應(yīng)用領(lǐng)域的主力產(chǎn)品。 TC78B016FTG 集成應(yīng)用智能相位控制技術(shù),能有效提高方案效率,且簡單易用,在后續(xù)將會推出更多應(yīng)用智能相位控制技術(shù)的產(chǎn)品為客戶提供多種選擇。 TB67S289FTG 采用了主動增益控制技術(shù)、高級電流檢測技術(shù)和高級動態(tài)混合衰減技術(shù),特點(diǎn)是縮減了控制板面積,有效地提高了高轉(zhuǎn)矩波動的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動器的效率,降低了電機(jī)和驅(qū)動器的溫度。
電機(jī)要求位置傳感器有更高精度
現(xiàn)如今,在各個(gè)領(lǐng)域(汽車、工業(yè)控制和消費(fèi)類產(chǎn)品)中,電氣化無處不在。一個(gè)明顯的趨勢是,有刷電機(jī)將會逐漸被無刷電機(jī)(直流無刷或永磁同步)替代。而當(dāng)驅(qū)動不同的輸出負(fù)載時(shí),主要是要盡量減少電機(jī)的扭矩波動。我們要準(zhǔn)確識別不同的應(yīng)用場景需求,有些應(yīng)用無需傳感器,有些應(yīng)用場合需要高精度、高分辨率的位置傳感器。為了進(jìn)一步提高性能,需要采用更精確有效的電機(jī)換向方式,而傳統(tǒng)的霍爾開關(guān)的方式過于粗放,因此,高精度的位置傳感器勢在必行,能實(shí)現(xiàn)精確、高速的位置檢測,并且具有很低的時(shí)間延遲。顯而易見,在未來,人類將會用到越來越多的智能化電氣設(shè)備和新型的驅(qū)動系統(tǒng),這一切,都需要更智能化、更精確的傳感器作為基礎(chǔ)。
方案選購考慮因素
電機(jī)控制方案的選購主要取決于實(shí)際的應(yīng)用需求和系統(tǒng)成本預(yù)算。當(dāng)然,系統(tǒng)精度會是一個(gè)重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)我們?yōu)橐粋€(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)挑選合適的傳感器時(shí),分辨率、線性度誤差以及延時(shí)等參數(shù)都需要考慮,而且,傳感器的輸出必須足夠穩(wěn)定,不受外界雜散磁場和其他電磁干擾的影響。
艾邁斯的解決方案
針對汽車級和工業(yè)級的電機(jī)控制場合,艾邁斯半導(dǎo)體提供了一系列基于霍爾技術(shù)的位置傳感器。得益于我們的專利技術(shù)DAECTM(動態(tài)角度誤差補(bǔ)償技術(shù)),在外界雜散磁場干擾下,傳感器依然能保持極高的精度。基于DAECTM專利技術(shù),用戶可以實(shí)現(xiàn)角度位置檢測幾乎零延時(shí)。我們的傳感器均滿足汽車級要求,在嚴(yán)苛的環(huán)境溫度下也能正常工作。
步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用及解決方案
對于電機(jī)驅(qū)動芯片,高能效、低噪聲、安全可靠、使用方便及高性價(jià)比一直是用戶長期追求的目標(biāo)。隨著電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)品使用的日益廣泛,更高的要求也會被提出。
步進(jìn)電機(jī)因使用簡單,成本優(yōu)勢明顯而應(yīng)用廣泛。如在多功能打印機(jī)/掃描儀、縫紉機(jī)、提款機(jī)等工業(yè)領(lǐng)域。但步進(jìn)電機(jī)并不是最完美和理想的方案,特別是在多馬達(dá)同時(shí)工作的環(huán)境下,音頻噪聲尤其嚴(yán)重。 此外, 即便在低轉(zhuǎn)速條件下,仍然會產(chǎn)生功耗,以致對某些手持設(shè)備電池的壽命有所影響。低能效引起的過熱也不可忽視。 在某些情況下,系統(tǒng)不得不另加冷卻風(fēng)扇, 導(dǎo)致成本和系統(tǒng)的復(fù)雜程度增加,降低了系統(tǒng)的可靠性。
設(shè)計(jì)人員有時(shí)會選用BLDC(無刷直流電機(jī))來克服步進(jìn)電機(jī)的缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)高效、平穩(wěn)和低噪聲效果,從而降低功耗和發(fā)熱。 但隨之而來的是成本上升,很多情況下不得不使用MCU,這同樣會導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度大大提高。從步進(jìn)電機(jī)到BLDC,對于機(jī)械子系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言也是很大的改變,設(shè)計(jì)周期加長及長期可靠性測試也大大延緩了面市時(shí)間。
因此,用戶需根據(jù)特定的應(yīng)用需求選購合理的電機(jī)控制方案,同時(shí)需兼顧低噪聲、高能效、高可靠性及成本等因素。
LC898240/LV8702步進(jìn)電機(jī)解決方案
為滿足市場高性能的需求,安森美半導(dǎo)體的LC898240/LV8702可通過兩種新的工作方式來改進(jìn)現(xiàn)有方案,充分解決傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)存在的問題,是高性價(jià)比創(chuàng)新的步進(jìn)電機(jī)解決方案。LC898240通過監(jiān)測馬達(dá)線圈的BEMF波形來判斷負(fù)載變化,以調(diào)整電機(jī)電流和步進(jìn)脈沖的方法來改善現(xiàn)有的步進(jìn)方案,而無需改變機(jī)械系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)類似于BLDC的性能,提高整體能效并降低輸出噪聲。
LC898240可以作為輔助設(shè)備和傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動芯片一起工作。除了具備調(diào)整電流功能實(shí)現(xiàn)高能效外,其內(nèi)置EEPROM可存儲產(chǎn)生九種工作時(shí)序,每種時(shí)序達(dá)440步,實(shí)現(xiàn)無MCU的工作模式,便于用戶靈活選擇。
LV8702是集成LC898240功能的單芯片產(chǎn)品,集BEMF檢測反饋及電機(jī)驅(qū)動功能于一體,更易于使用,其高效模式可較傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)降低達(dá)80%的功耗。
電機(jī)驅(qū)動芯片的控制趨勢
羅姆半導(dǎo)體(上海)有限公司設(shè)計(jì)中心表示,除了要求安全、高效、控制性能好之外,數(shù)字化、集成化也成為電機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的必然趨勢??刂葡到y(tǒng)數(shù)字化則包含了硬件與軟件兩方面,硬件即高速、高集成度、低成本的專用芯片。軟件則體現(xiàn)在電機(jī)控制方面,電機(jī)控制算法未來的發(fā)展方向?qū)⒅卦诟咝阅艿霓D(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速控制與在線辨識上。
集成化是指電機(jī)的集成和電力電子器件的集成,它包括電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動的集成和開關(guān)器件、電路、控制、傳感器、電源等的集成。集成方案比傳統(tǒng)分立器件方案更有助于降低總體物料單(BOM)成本、減少方案占位面積,并使系統(tǒng)方案更輕、更高能效及更可靠。
不同應(yīng)用對電機(jī)控制器的要求有很大的區(qū)別。目前市場上的控制器/驅(qū)動器解決方案各有千秋,包括了針對特定簡單應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)控制器/驅(qū)動器以及采用外部緩沖柵極驅(qū)動器和功率級的MCU、DSP和FPGA。
對于小型電機(jī)以及控制精度、反應(yīng)速度要求不高的應(yīng)用,專用芯片具有低成本、低功耗、控制簡單、易上手等優(yōu)勢。
對要求苛刻的應(yīng)用,適合使用DSP、MCU和FPGA,可以增加其他系統(tǒng)管理功能,例如監(jiān)測電機(jī)參數(shù)和狀態(tài),以及與主機(jī)系統(tǒng)的通信等。但是,DSP、MCU和FPGA需要外部柵級驅(qū)動器和功率器件,且需要編程控制,在安全、效率方面需要斟酌。
在權(quán)衡了電機(jī)的效率和生產(chǎn)的成本基礎(chǔ)上選擇出來的方案,才是最適合的方案。
ROHM電機(jī)控制方案
隨著變頻器的變頻控制已越來越多地被使用到家電的空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱等諸多白色家電的應(yīng)用中,ROHM的控制方案從最初的BD620X系列,工藝改善進(jìn)化到BD6201X+BM6202/3(耐壓600V,1.5A/2.5A的IPM),發(fā)展到高度集成化的BM620X系列(集成了驅(qū)動和IPM)、BM622X系列等。同時(shí),隨著工業(yè)4.0、無人機(jī)、智能機(jī)器人、汽車電子等市場的興起,ROHM也推出了相應(yīng)的控制芯片,比如車載級別的隔離Gate Driver,具有可編程SPI接口的有刷直流電機(jī)驅(qū)動控制芯片,快速反應(yīng)的三相有位置/無位置專用控制方案等。
根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能選擇電機(jī)
電機(jī)控制在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用十分廣泛,因而趨勢也各不相同。不過,對于所有行業(yè)來說,最近的主要推動力就是效率。電機(jī)設(shè)計(jì)以及逆變器設(shè)計(jì)和控制都在不斷改進(jìn)。
移除或至少縮小同步電機(jī)的磁件也是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。采用同步磁阻電機(jī)可實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),它們基本上是沒有磁件的永磁同步電機(jī)(PMSM)。由于沒有磁件,控制起來比較困難,好處是降低了成本,提高了滿負(fù)載范圍內(nèi)的效率。
在汽車領(lǐng)域和消費(fèi)類產(chǎn)品中還有一大趨勢就是集成。比如,將FET驅(qū)動器和MCU/DSP組合于一個(gè)封裝內(nèi)。這樣可以縮小PCB面積,從而輕易地將電路板安裝至電機(jī)背面。
選擇的標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵取決于設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)什么功能,電機(jī)在系統(tǒng)中要完成什么任務(wù),功耗限制如何,是采用交流電供電還是電池供電,以及期望的尺寸(外形因素)是如何的。
BLDC和PMSM電機(jī)頗受歡迎,究其原因,主要是外形小和輸出轉(zhuǎn)矩大。由于PMSM運(yùn)行更平穩(wěn)、更安靜,而且效率更高,取代BLDC已成為一種趨勢。因此,汽車中電機(jī)幾乎都將采用無傳感器場定向控制(FOC)或PMSM。
Microchip的數(shù)字信號控制器
Microchip推出適用于電機(jī)控制的dsPIC® 數(shù)字信號控制器時(shí),我們關(guān)注的是需要更高性能來完成復(fù)雜計(jì)算的應(yīng)用。正如前面所述,提高效率,降低成本和體積是大勢所趨。利用采用無傳感器FOC的PMSM可實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),但前提是MCU/DSP具有足夠的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力。dsPIC33EP系列就是這些擁有強(qiáng)大運(yùn)算能力的器件中極具價(jià)格競爭力的產(chǎn)品。并且,集成智能PWM和模擬外設(shè),減少了外部元件,從而因縮減物料清單而降低成本。
電機(jī)控制對無線連接的需求
我們看到物聯(lián)網(wǎng)市場正在快速地增長,進(jìn)而驅(qū)動了對低功耗微控制器(MCU)和無線系統(tǒng)級芯片(SoC)等器件的巨大需求。目前,很多電機(jī)控制應(yīng)用并不具備很好的連接性。我們可以看到一種趨勢:很多電機(jī)控制應(yīng)用正在增加無線連接功能以用于控制和監(jiān)控。這對于電機(jī)控制來說是一項(xiàng)重要的改變。這一趨勢正在家庭自動化市場中迅速蔓延,而工業(yè)市場在這方面則相對緩慢一些。
考慮到電機(jī)控制的連接性,集成式電機(jī)控制MCU成為一種較好的選擇。根據(jù)電機(jī)控制應(yīng)用的不同,有單芯片解決方案、雙芯片解決方案和模塊化解決方案可用于智能無線連接電機(jī)。對許多應(yīng)用來說,一個(gè)MCU用于電機(jī)控制,另一個(gè)無線SoC則提供無線連接功能,即雙芯片解決方案,在這種情況下,選擇電機(jī)控制MCU可以僅僅基于其運(yùn)行電機(jī)控制的情況優(yōu)劣來作出判斷。然而,集成的可能性或許會受限于電機(jī)控制MCU的選擇。對于那些對成本非常敏感的應(yīng)用來說,有可能使用同一個(gè)無線SoC將電機(jī)控制和無線連接集成到一起。有一種簡單的方法可以為電機(jī)控制設(shè)計(jì)增加RF連接功能,即在現(xiàn)有的電機(jī)控制板上增加一個(gè)無線模塊。
節(jié)能型EFM32PG12Pearl Gecko MCU
Silicon Labs的SoC解決方案為智能聯(lián)網(wǎng)電機(jī)帶來了無線連接功能,同時(shí)我們也為電機(jī)控制應(yīng)用提供了多種多樣的節(jié)能型MCU。
對許多電機(jī)控制應(yīng)用來說,節(jié)能型EFM32PG12Pearl Gecko MCU是一種理想的解決方案。它具有一個(gè)帶有DSP指令支持的高性能ARM Cortex M4 CPU和一個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算單元(FPU),包含2個(gè)帶有邊沿對齊或中心對齊脈沖寬度調(diào)制(PWM)的16位定時(shí)器,其中一個(gè)片上定時(shí)器具有死區(qū)插入(DTI)特性。EFM32PG12 Pearl Gecko可以通過增加一個(gè)EFR32MG1 Mighty Gecko無線SoC或一個(gè)MGM111 Mighty Gecko模塊以增加無線連接功能。
電機(jī)驅(qū)動器向高集成度和高性價(jià)比演進(jìn)
好的電機(jī)要滿足客戶的不同需求,有的客戶對電壓看重,例如要低至1.5V的電壓;有的對體積或散熱等看重;有的重視精度,例如256微步步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用場合主要是位置傳感,可用于醫(yī)療注射泵,對藥的注射劑量要非常準(zhǔn)確,但速度不一定快;有的重視性價(jià)比。ST的一些產(chǎn)品換成了新型的超微型QFN封裝,使封裝尺寸更小、價(jià)格更便宜,也相應(yīng)地提高了性價(jià)比。
為了實(shí)現(xiàn)高集成度,ST正在做SiP(系統(tǒng)級封裝)。主要有兩種途徑。第一種途徑是把驅(qū)動器和功率芯片進(jìn)行封裝集成,即PowerSTEP系列。例如PowerSTEP01里面有8個(gè)MOSFET,堪稱業(yè)界最先進(jìn)的產(chǎn)品,主要因?yàn)樾阅苤笜?biāo)高:85V,5~10A,封裝很薄(因此散熱好)。另一種途徑是“驅(qū)動器+STM32 MCU”,例如2016年11月推出的“STSPIN32F0系列”。優(yōu)勢之一是設(shè)計(jì)速度快,因?yàn)橛蠸TM32F0 MCU;二是集成度高,簡化了設(shè)計(jì),節(jié)省了BOM(物料清單)。
目前市場上只有基于ARM Cortex-M0的集成產(chǎn)品(STSPIN32F0系列),并沒有基于M3、M4的集成驅(qū)動產(chǎn)品,這是因?yàn)镸3、M4針對更高端的應(yīng)用,但ST目前進(jìn)軍的中低端大批量市場還不需要更高端驅(qū)動產(chǎn)品,例如電動工具等,過去是8位MCU,現(xiàn)在升級到基于32位的M0控制,已經(jīng)非常進(jìn)步了。在中低端市場,M0性價(jià)比比M4高,可滿足從有傳感到無(位置)傳感,再到SoC控制等的需要。當(dāng)然,后續(xù)會有集成M4的驅(qū)動器系列推出。
電機(jī)控制之機(jī)器人系統(tǒng)電源解決方案
電機(jī)控制是絕大多數(shù)工控設(shè)備傳動系統(tǒng)里的核心之一。其用途細(xì)到玩具、家用電器,廣到自動化設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人等。電源模塊,作為系統(tǒng)供電的主要器件,為電機(jī)控制的發(fā)展注入“源”動力。
就電機(jī)控制系統(tǒng)而言,電源模塊可分為工作電源和驅(qū)動電源兩大類。工作電源提供穩(wěn)定的5V電壓供給MCU,間接作用于電機(jī)控制系統(tǒng);驅(qū)動電源一般功率較大,提供足夠動力直接作用于電機(jī)控制系統(tǒng)。電源模塊除供電功能外,最重要的還有提高系統(tǒng)可靠性的作用。電機(jī)控制系統(tǒng)的集成度越來越高,電機(jī)工作時(shí)噪聲干擾問題越來凸顯,因此部件小體積、信號隔離需求日益明顯。同時(shí),針對有電池供電的系統(tǒng),電池電壓波動范圍大,電源模塊可以提供穩(wěn)定的輸出電壓,高效率的電源模塊還有利于提高電池的續(xù)航能力。所以,在電機(jī)控制系統(tǒng)中電源模塊一般有供電、隔離、穩(wěn)壓、提升續(xù)航能力等功能,是不可或缺的配套器件。
當(dāng)下,智能制造已成為主流。為提升生產(chǎn)效率和控制生產(chǎn)成本,智能機(jī)器人行業(yè)火熱發(fā)展,如倉儲機(jī)器人、物流機(jī)器人、掃地機(jī)器人等。智能機(jī)器人中包含電機(jī)控制和電機(jī)的傳動系統(tǒng),電機(jī)作為傳動部件,可以完成某項(xiàng)任務(wù),如掃地機(jī)器人輪子實(shí)現(xiàn)巡視功能、吸塵部件實(shí)現(xiàn)灰塵清理功能等。針對智能機(jī)器人多種電壓/功率以及應(yīng)用的需求,金升陽提供多種電源解決方案以滿足不同需求。
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