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ST:都是玩电机驱动的,搞价格战想赢我有点难

时间:2017-06-02 作者:邵乐峰 阅读:
有的客户对电压很看重,比如电压要低至1.5V;有的对体积或散热比较看重;有的重视精度,例如在医疗注射泵中广泛使用的256微步步进电机,速度不一定要快,但位置必须精准;有的重视性价比……
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“如何定义一款好的电机驱动产品?”意法半导体(ST)亚太区智能电源、IPAD、保护器件产品部市场应用总监David Lucchetti说这个问题似乎很难给出一个标准的答案,因为不同的客户有着不同的需求。7E4EETC-电子工程专辑

“有的客户对电压很看重,比如电压要低至1.5V;有的对体积或散热比较看重;有的重视精度,例如在医疗注射泵中广泛使用的256微步步进电机,速度不一定要快,但位置必须精准;有的重视性价比……形形色色,五花八门。但总体来说,电机驱动芯片的集成度会越来越高、体积越来越小、成本越来越低,这一点是毋庸置疑的。”他说。7E4EETC-电子工程专辑

系统级封装演变7E4EETC-电子工程专辑

“STSPIN”是ST集成电机驱动器产品的品牌,目前有超过125种直流有刷电机、直流无刷电机和步进电机的产品型号,除内嵌32位ARM Cortex-M0 内核的STM32F0 MCU,电压范围覆盖1.8V到80V,封装规格从超微型QFN到功率封装均可选择等突出特性外,集成数字核的可编程步进电机驱动芯片也使其精度达到了1/256微步。7E4EETC-电子工程专辑

按照David Lucchetti的说法,正是在电机驱动领域有超过30年产品开发经验的ST,发明了业界第一颗将驱动器和MOSFET集中在一起的马达驱动芯片。此后,根据应用领域的不同,ST逐渐将电机驱动产品分为两类:一类是将预驱动芯片和功率芯片封装在一起的POWERSTEP系列,另一类则是将MCU和预驱动集成在一起的STSPIN32F0系列。
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系统及封装演变7E4EETC-电子工程专辑

他特别提到了ST自有的BCD技术。简单而言,这是一种单芯片功率集成电路技术,结合了双极型(Bi-Polar)、CMOS和DMOS的单片IC制造工艺。相对于传统的双极型功率工艺,在单芯片上同时集成了模拟、数字和功率器件的BCD技术采用了多层金属结构,使功率器件的导通电阻大幅度降低,从而提高了电流的密度和效率,同时增加了CMOS电路的集成度,更易于向小尺寸发展。7E4EETC-电子工程专辑

“坦率的说,ST电机驱动产品能实现的功能很多竞争对手也能实现,性能参数看起来似乎也都大同小异,那我们说服用户采用ST产品的底气来自哪里?”David Lucchetti将其归结为从晶圆设计、封装设计、开发环境到配套生态系统的“一条龙”设计服务体系。“ST所有集成的产品都是自己的,预驱动芯片、MOSFET、MCU、开发环境、封装测试等等,可以确保产品的最佳性价比。很多对手MCU产品的知名度既没有STM32高,IP和封装也严重依赖第三方,这是一个很大的问题。”7E4EETC-电子工程专辑

STSPIN220步进电机驱动器、STSPIN230三相无刷电机驱动器、STSPIN240 1.3A有刷直流电机驱动器,连同最新发布的STSPIN250 2.6A微型有刷直流电机驱动器,是ST面向便携和电池供电设备推出的四款单片低压驱动器。3mm x 3mm QFN封装、1.8V工作电压、80nA待机电流、1.3Arms驱动电流等特性,使该系列在机器人定位系统、打印机电机、摄像头自动对焦机构、牙刷电机或注射泵等应用中得到了广泛采用。7E4EETC-电子工程专辑

而采用7mm x 7mm QFN微型封装的STSPIN32F0电机控制系统级封装,则将应用目标瞄准智能制造设备、电动工具和散热风扇、新兴的高端科技产品(无人机、机器人),以及内置高能效电机的家电(高性能便携吸尘器或空气净化器)等领域。在ST看来,上述应用需要电机驱动产品“兼具基于微控制器的电机驱动器的处理性能和灵活性,以及单颗芯片的易用性和空间利用率”。
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STSPIN系列定位7E4EETC-电子工程专辑

与其说做产品,不如说做生态7E4EETC-电子工程专辑

不过,ST只为自己的“驱动器+STM32”系列选择了ARM Cortex-M0内核,M3、M4内核产品却暂未考虑。David Lucchetti对此解释说,ST当前重点关注的市场应该还用不到M3/M4这样高性能的内核,但考虑到电动工具、真空吸尘器这样传统的、依靠走量的市场也需要升级换代,所以ST用32位M0 MCU取代了以往的STM8 MCU产品,算法也从之前简单传感器的方波共振上升到MCU控制,这是一种性价比很高的做法。从市场的反馈来看,用户接受度很高。当然,如果客户有高端需求,采用M4产品对ST来说也并非难事。7E4EETC-电子工程专辑

他同时也否认了将“驱动器、功率器件和MCU集成在一起”的想法。因为从市场角度来看,集成MOSFET后功率选择将不够灵活,应用领域会受限;从技术角度来看,驱动器和MCU属于逻辑电路,而MOSFET是功率电路,把逻辑和功率部分进行融合时,需要在设计难度和设计成本之间进行权衡。7E4EETC-电子工程专辑

相对于电机控制驱动产品硬件本身,缺乏对电机控制算法或是电机控制系统级知识的了解,被很多工程师视作在该领域遇到的最大挑战。David Lucchetti也对此表示认同,他说ST意识到了这一点,并从两方面做了充足的准备:从产品设计本身来看,ST既有只内置了最基本电路的产品,也有集成了算法的高集成产品,用户完全可以基于自己的设计能力进行选用;7E4EETC-电子工程专辑

从产品生态系统来看,当用户需要搭一个系统时,如果完全从零开始做系统设计、硬件设计和软件设计会比较困难。ST推出了不同的评估板,如X-Nucleo评估板,如果客户熟悉STM,可以模拟一个系统,只要选对应产品的拓展板,就可以像搭积木一样模拟出一个系统,从而大幅降低原型机的开发成本。此外,ST还针对某些特定应用推出了完整的参考方案,客户不但可以从ST网站上免费下载软硬件资料,甚至可以直接使用参考板的原理图,这对他们的设计帮助极大。
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STSPIN大众生态系统7E4EETC-电子工程专辑

部分STSPIN应用案例7E4EETC-电子工程专辑

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3D打印机演示版7E4EETC-电子工程专辑

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无人机螺旋桨驱动演示版7E4EETC-电子工程专辑

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云台控制模型7E4EETC-电子工程专辑

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糖果机模型7E4EETC-电子工程专辑

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空调风机演示版7E4EETC-电子工程专辑

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