BLDC成48V系统“翘楚” 电机驱动IC市场“混战”持续

为了响应全球各国节能减排、降本增效的号召，如今48V系统已经成为越来越多混动汽车的标配。毕竟，48V轻混系统优势众多，其电源系统比传统的12V电源系统能够储存更多电量，在配备启停系统的车上可以实现长时间关闭发动机，减少出现电池电量过低而频繁起动发动机充电的情况（如果不充电就无法起动发动机了），从而避免浪费过多的燃油。

除此之外，相比高压混动系统而言，成本也能更低，却可以达到高压混动系统（电池电压>100V）大部分节能效果，按照德尔福的测算，48V轻混系统是高压轻混系统成本的30%，能达到高压轻混系统70%的节能效果，可谓是真正意义上实现节能减排。尤其是如今的新能源汽车市场，得益于48V电压系统的愈发流行，BLDC这类能够很大程度节约能源和提升效率的方案，也得以在新能源市场大展身手。

峰岹科技（深圳）股份有限公司应用技术总监罗薛表示：“BLDC这类直流无刷电机是主流且不可逆的应用，未来很多细分市场大都将陆续转向以直流无刷电机为主导，背后主要也是低能耗的驱动以及效率和噪音的改善。因此，包括汽车之外的很多细分市场，如今都可以看到传统的有刷电机逐渐被BLDC替代的趋势。”

高效率的变速和更长的电机使用寿命是BLDC电机被越来越多采用的主要原因之一，这与汽车48V系统的普及化不谋而合，由此也将进一步驱动大量半导体元器件市场需求的攀升，德州仪器 (TI) 电机驱动器业务部门总经理Kannan Soundarapandian在接受《华强电子》记者采访时也表示：“48V汽车系统正被广泛应用于多种终端设备，例如起动发电机、车身电机系统、DC/DC转换器、暖通空調 (HVAC)、电动助力转向系统和加热器等。此类应用需要适用于48V电压系统的组件和核心技术来支持，如TI的新型DRV3255-Q1电机驱动器、电源管理、微控制器、用于测量电压、电流、位置的传感元件、检测控制器局域网络 (CAN) 等通信元件以及比较器、放大器、数据转换器、隔离温度传感器和开关/多路复用器等内部元件。”

“无论使用哪种架构方法，功能安全性和尺寸都是48 V系统BLDC电机驱动器解决方案的主要挑战。除了尺寸方面的差异，离散的解决方案在进行诸如ASIL D的系统级评估时，所需的开发时间和专业知识和集成方案相比也存在诸多差异。”

尤其是驱动芯片领域，随着此类方案在应用端的日趋普及，也极大程度上降低了BLDC在汽车48V应用市场的配套成本。如今，市场门槛正逐步降低，为寻求更大的价值体现，该领域也出现越来越多的混合型“打法”，将控制和驱动整合起来形成电机驱动整体化解决方案。

BLDC电机的驱动电路主要有三大部分：控制器、栅极驱动，也就是常说的预驱，以及功率MOSFET/IGBT，就是通常说的驱动。还有专用于反馈给控制器的反馈信号，其中会用到霍尔传感器，以及旋转变压器、磁编码器或者光编码器。除此，也有不用传感器的方案。但据记者了解，目前最传统，最成熟的驱动方案是将这三部分都分开，将栅极驱动和功率MOSFET集成为IPM的路径。但现在比较主流的方案则是将栅极驱动集成进控制器中，后面再接上功率MOSFET或者IGBT，进而来驱动BLDC。而且，SoC系统集成化也蔚然成风，通过整合成SoC进而直接驱动BLDC。

毕竟，控制和驱动器是任何BLDC电机解决方案的两个基本要素。对于汽车安全应用，如今市场上已经能够看到尺寸减小的趋势，但是基于安全性和ASIL D认证方面的考虑，厂商通常将控制和驱动器作为独立的集成电路来驱动。安全集成的趋势通常是关注于电机驱动器的电源和模拟信号链的集成，以及控制器通信的集成。

但市场终究还是讲求普及化，对于上述哪种方案能够最终成为市场主流，被广大汽车OEM广泛接纳，Kannan Soundarapandian认为：“无论使用哪种架构方法，功能安全性和尺寸都是48V系统BLDC电机驱动器解决方案的主要挑战。除了尺寸方面的差异，离散的解决方案在进行诸如ASIL D的系统级评估时，所需的开发时间和专业知识和集成方案相比也存在诸多差异。与现有的三相48V BLDC电机驱动器相比，借助DRV3255-Q1，TI符合功能安全要求的电机驱动器有助于使MHEV系统达到ASIL D的要求，同时还能将电路板空间减少多达30%。另一个值得考虑的重要因素是车用48V系统是一块新兴的市场，在现有的市场中没有太多的解决方案既能满足ASIL D要求又能实现集成，比如[MCU+预驱]+驱动。”