摘要：通過走訪部分電機驅動、汽車電子、測試測量的領先廠商，展望了相關領域的發展趨勢。

　　電機驅動的關鍵詞：高效、一對多和遠程控制

　　縱觀2014年，電機控制的發展速度雖然不像消費品那樣迅猛，但是一直在不斷進步，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的無傳感器控制需求，業界都有很強烈的興趣。

　　Microchips公司16位單片機產品部產品營銷經理Erlendur Kristjansson指出，在接下來幾年，采用梯形波或6步逆變器控制的BLDC電機正轉向依靠無傳感器磁場定向控制(FOC)的永磁同步電機(PMSM)。隨著對能源效率關注度的增加，電機首當其沖成為了改進的目標，因為它們的耗電量幾乎達到了全球的一半。全球數百萬家庭中，電冰箱、空調和循環泵等應用都有電機;而這些電機幾乎一刻不停地運轉著。改進這些電機的效率，延長其使用壽命可降低污染、節省金錢。使用無傳感器FOC來控制電機需要更加復雜的數學算法，進而提高了對性能的要求。它還要求更多模擬功能，如運放、PGA或是ADC的多路同時采樣，以測量相電流。

　　飛思卡爾半導體公司的業務擴展經理李唐山:電機驅動面臨的技術上挑戰比較多，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，控制系統無法知道目前轉子的位置，所以啟動過程一般是直接開環拉起再逐步測量切入閉環，這種方式的失敗率偏高，在工業領域一般難以接受。也可以用高頻注入法等方式來獲取大概的轉子位置，再進行細分調節，這又需要更高的MCU性能。

　　還有低速的問題，變頻家電要求夜晚超低速，轉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的快速準確控制一直是個很具挑戰性的技術難題。

　　隨著系統的復雜程度增加，需要用單個芯片控制多個電機，比如三合一的變頻空調，壓縮機風機和交錯式PFC的控制都由一塊MCU完成，這就需要MCU性能強大并且配有相對完整的參考代碼，因為交錯式PFC雖然節約空間但是控制要更加復雜，PFC的控制又必須不能打擾兩個電機的控制，只能見縫插針來進行。

　　另外，因為IoT的發展，遠程調試的需求也逐漸出現，強大數據處理能力的MCU和靈活多變的針對不同類型馬達的自學習算法越來越重要。

　　在新產品方面，過去幾年間，Microchip一直提供自帶運放的dsPIC數字信號控制器，以提供更好的系統集成和成本。這些運放具有10 MHz 的增益帶寬(GBW)。這一點很重要，因為分流電阻需要盡可能小才能使系統功耗和對電機電壓的影響均最小。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中集成的運放的GBW會被縮小與增益相同的倍率。例如，若運放的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允許客戶實現高增益的增益放大器來測量分流電流，并保持較高的動態響應。

　　飛思卡爾針對電機驅動特性，特別推出了既有DSP核的Freescale DSC，也有ARM核的電機專用KV系列，還有5V的KE系列，都適合電機控制的應用。

　　此外，飛思卡爾的DSC系列性價比高，內含很多靈活易用的外設模塊，適用于要求較高的電機控制應用。KV系列分為M0+和M4兩個子系列，后續還將有M7核的系列加入KV系列。外設借鑒了DSC的部分設計，比如兩路硬件ADC的速度可以達到4.1Msps，在高速時仍然保證精度。KE系列特點是純5V和高魯棒性，比常見的3.3V系統更適合復雜的工業系統中。

　　環保、安全、智能是汽車電子的時尚旋律

　　根據咨詢公司Strategy Analytic近期的報告，2014年全球汽車產量預計達到8700萬輛，未來五年仍將保持穩定的增速，龐大的產量表明人們的出行已越來越離不開汽車。如何使汽車更環保、更安全、更智能，是汽車行業共同努力的方向。對于普通的民眾而言，一輛智能、環保、娛樂功能豐富的汽車似乎越來越接近，特別是車聯網的概念出現，讓汽車變成了不僅僅局限于一個家庭的交通工具，更像是一個可以行駛的“家”。這些變化的出現都歸功于半導體技術的創新。

　　在2015年，汽車電子廠商關注主要點是在智能、環保和安全。如何實現駕乘人員的便利性、保障車內數據以及聯網數據的安全性和完整性，并最終實現自動駕駛的最高境界;如何降低二氧化碳排放，需要清潔的內燃機、高效的能源管理和電力驅動系統;如何被動安全向主動安全、可預防安全的方向發展。