马达控制领域虽然不若消费性电子那般大受欢迎,但在诸多应用环境中,你必须同意马达的确有其存在的必要,从家庭乃至工业环境等,无不需要马达来驱动相关的功能。而工业环境领域中,马达更是不可或缺的重要功能。
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ST产品行销经理杨正廉。摄影:姚嘉洋 |
ST(意法半导体)产品行销经理杨正廉表示,在工业领域中,马达隐身在相当多的应用环境中,举例来说,像是搅拌用的锅炉、输送带、进气、排气与吊车等,都会需要马达的存在,至于我们常见的机器人更不用说,每个关节都会需要马达控制,所以广泛来说,工业马达其实拥有相当强劲的成长动能。
杨正廉也补充说明指出,就目前所接触的客户群中,无刷直流马达的设计与讨论占了客户群中的70%左右,理由在于无刷直流在控制上相对容易,不仅低噪音且相对节能,它在日常生活中的家电领域颇受好评,而无刷直流特性的风潮也开始吹进了工业马达领域。
不过,面对诸多不同晶片架构业者积极抢进工业马达领域,杨正廉认为,MCU(微控制器)架构在开发难易度、导入成本与扩充能力等各项表现上远胜FPGA(可编程逻辑闸阵列)架构。他举例指出,以输送带为例,光是材质、重量的不同,输送带的流畅度、速度与精确度就会有所差异,这必须透过参数上的调校才有办法作到,MCU在这方面的调整速度上具有相当的优势。
杨正廉也直言,由于ARM的Cortex-M4到M0的处理能力的不同,所以对应的马达系统也会有所差异,一般来说,风扇或是无刷直流马达采用M0架构就足以应付,但若偏重造价较高或重视参数调校与精确性的马达系统,采用M4会是理想的选择。他进一步谈到,由于马达在不同应用领域下,需要调校的系统参数各有差异,为了保留系统的设计弹性,MCU与专为驱动马达的驱动元件(Driver)不太可能有整合的可能性。
杨正廉也同意,在马达控制上,电流与电压的供应精准度的确是一门学问,但他强调,尽管MOSFET与IGBT等电源周边元件有其重要性,但是数位控制本身还是最重要的关键,所以类比电源电路与数位控制还是可以区分两个层面来看,会较为简单。不过,未来电源管理也开始走向数位化的情况下,杨正廉透露,采用MCU进行电源系统的管理也是可行的作法,换言之,若要让马达控制达到最佳化,马达转速、角度的精准度乃至电源供应上,实务上可以用两颗MCU就完成整个系统设计。