“选择有时比努力更主要。”这句话也同样适用于电机驱动行业,选择得当的器件、方案、互助伙伴,再加上专业的努力,毕竟我们不但要应对技能与需求的难题,还要从容面对错综繁芜的新形势。
无论是作为技能专家还是供应链专家,早些年可以不懂时政、不管市场,一头扎身技能,依然设计出好的产品。但现在,新形势下带来了更急迫的新寻衅。当然,对电机驱动行业来说,新的寻衅绝不只是贸易战,还有价格战、市场战、以及工业4.0等新运用带来的产品升级的技能寻衅等等。

小身材驱动大工业
工业范畴很大,尤其是随着工业4.0观点的提出,不止是数据采集、大数据剖析、企业上云,还须要将剖析处理完的数据返回到现场,参与到详细的掌握中,从而形成真正的闭环。而电机驱动作为全体闭环中的实行器环节,其性能好坏直接影响到全体闭环的性能。
因此,工业4.0对电机驱动提出了更高的性能和功能哀求,例如更快的相应速率、更高的带宽、更高精度的位置和速率掌握、以及更丰富的网络互联功能等。同时,还急迫哀求电机尺寸越来越小、功率密度越大越好,就像当前运用于工业机器人领域的书本型伺服驱动器,常日还没有一本《新华字典》大。
在富昌电子(Future Electronics)中国区工业电机驱动市场商务拓展经理余国民看来,当面对这些各类各样的寻衅时,根据设计哀求选择一颗得当的微掌握器(MCU)会是业内人士率先做出的选择,这也是全体产品最核心的部分,毕竟MCU的CPU频率、ADC采样速率、PWM性能从硬件上决定着电机掌握环路中电流环、速率环和位置环的相应速率,MCU的集成度也决定了全体系统的繁芜程度和本钱掌握。
富昌电子(Future Electronics)中国区工业电机驱动市场商务拓展经理余国民
“MCU是核心、是大脑,而仿照和功率器件是躯干、是手脚,只有头脑聪明、手脚灵敏才能知足工业4.0的哀求。”余国民说,在富昌电子所参与的详细项目设计中,适宜中端市场的STM新贵-STM32G4系列、适宜双轴伺服的NXP“跨界之王”-RT1020系列、适宜高端伺服的瑞萨电子(Renesas)-RT/T1系列和电驱老牌玩家Microchip的dsPIC33系列都是各有特点的MCU产品。而安森美(OnSemi)的IPM、美信的隔离器件、LittelFuse的保护器件、英飞凌的驱动和MOSFET等产品都是非常不错的选择。
圣邦微电子(北京)株式会社产品线经理李志林则进一步指出,实在不止在工业4.0领域,随着无人机、聪慧家居、新能源汽车和机器人等领域的发达发展,电机行业全面走向高端化、智能化已经成为行业发展共识,以直流电机、步进电机、直流无刷电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)为代表的市场宠儿们正迎来前所未有的市场机遇。
圣邦微电子(北京)株式会社产品线经理李志林
例如直流有刷电机由于驱动大略,被大批量利用在日常消费品中;步进电机,特殊是闭环步进电机,非常适宜运用于对精度有一定哀求的低本钱市场,如纺织机具、ATM机、验钞机等低本钱的工业掌握;无人机、花园工具等须要小体积但大转矩的运用尤其青睐直流无刷电机;而永磁同步电机紧张运用于须要对位置、转速、转矩进行高精度掌握的产品中。
这个中又以掌握更加方便、简洁的BLDC/PMSM电机市场最为火热。数据显示,2018年环球仅BLDC电机市场规模就约为153.6亿美元,未来5年将以6.5%的年复合增长率增长,估量到2022年市场规模将达到200亿美元。
同时,为了顺应市场哀求,使产品得到竞争力,高精度、高可靠性、龟龄命、低功耗、小型化、高集成度是现今电机产品须要努力的方向。比如在高集成度的运用中,传统电机掌握链路MCU+Gate Driver+MOSFET中已经涌现了MCU+预驱动(Pre-Driver)集成,或是预驱动(Pre-Driver)+MOSFET功率模组集成的办法,乃至在一些小功率运用中还涌现了集玉成体链路的环境。而在便携设备、IOT和5G运用中,对电机驱动在高精度、小型化、高集成度、低功耗的哀求越来越高;而自动化生产线则对电机驱动的高可靠性和龟龄命提出了苛刻的哀求。
从目前的市场环境来看,吸尘器和电动工具两个高速发展的行业正在快速推动直流电机从有刷到无刷,从带传感器到无传感器的转换。Qorvo可编程电机掌握高等发卖经理张鲲说这种变革带来的竞争上风是显而易见的,除了尺寸的缩小外,带传感器安装常日存在安装角度问题,会导致15%-20%的电机产品无法达到性能哀求,而直流无刷电机可以依赖算法进行掌握,从而使性能得到大幅提升。
Qorvo可编程电机掌握高等发卖经理张鲲
但另一方面,由于电机驱动过程实际上是仿照数据的连续变革,以是用算法对电机进行掌握的难度是增加的。而算法正好是目前中国电机工程师面临的最大短板之一,这就对电机驱动芯片厂商提出了寻衅。在他看来,最科学的做法是必须和对详细运用处景极为熟习的客户共同互助。
“电机驱动运用看似大略,但实际上存在着非常大的寻衅。电机的启动、运行、停滞,不同的温度、电阻、磁场变革都会影响电机运行,这是繁芜的系统工程,须要长期的、反复的系统级验证与测试,失落败的概率远远高于成功概率。”张鲲认为快速的上市韶光哀求也给用户带来了压力,导致他们很难针对某项技能做长期稳定的研发投入,这是现实问题。因此,作为驱动IC厂商,最大的任务便是要把芯片平台设计的更友好、更清晰、更符合采购需求,在充分考虑芯片的整体架构、终端调配和资源分配条件下,确保和芯片干系的算法能够尽快落地。
如何选择优秀的电机掌握器
“选择有时比努力更主要。”余国民说这句话也同样适用于电机驱动行业,选择得当的器件、方案、互助伙伴,再加上专业的努力,毕竟我们不但要应对技能与需求的难题,还要从容面对错综繁芜的新形势。
例如对付MCU的选择,最新的、高性价比的器件每每能有效地降落BOM本钱,最大略的案例是如果选用RT1020替代TMS320F2833X,不但单颗本钱降落10美金,主频更是从150MHz提高到400MHz。当然,降落元器件的本钱固然是降本钱的关键,系统本钱和研发本钱的降落也是企业经营者须要考虑的问题。
李志林对此表达了类似的不雅观点。他说作为一家海内半导体公司,离客户最近,能否积极听取客户见地并有效办理客户疼点,提高产品性能,才是用户终极选择并信赖你的情由。以圣邦微电子针对纺织机器掌握板用户设计的步进电机掌握器SGM42630为例,不但通过小体积办理了发热不好处理的困惑,还依赖自适应掌握衰减模式省去了用户针对不同电机类型都要进行调试的麻烦。此外,针对手机升降相机模组的需求,圣邦微还设计了体积更小,细分度更高,功耗更低的高集成度方案。
但张鲲认为在一个竞争充分的市场里对硬件进行选择不会是一个很大的难题。换句话说,技能不是赢得电机驱动市场的唯一条件。以他的履历来看,工程师在不同MCU平台之间做技能迁移的韶光可能都不会超过一周,如何从运用的角度出发选择得当的方案,统筹好性能、本钱、尺寸、功耗、掌握精度、可靠性等核心要素之间的关系,才是最核心的问题,毕竟电机驱动买卖不是“一锤子的买卖”,只有担保技能投资的延续机能力产生持续的代价。
“电机是海量市场,运用需求各不相同,很难有放之四海皆准的标准。我知道有海内公司将算法做硬件固化,有便利性但捐躯了灵巧性,适宜功能单一确定的市场。但如果要面对高度灵巧性的市场,高集成度、可掌握、可编程的方案就能脱颖而出。”张鲲说。
除了精确的选择外,考虑到只管从传统AC电机设计转换到更为成熟的BLDC/PMSM电机设计是当前的热点,但BLDC/PMSM电机须要更繁芜的电子掌握,很多传统电机行业工程师只理解硬件,缺少对电子掌握算法和将繁芜数学打算转换为软件编码的履历和专有技能,因此,如何从系统层面加以支持,是很多电机驱动IC厂商正在思考的事情。
意法半导体(ST)亚太区功率分立和仿照产品器件部区域市场和运用副总裁FRANCESCO MUGGERI称稳定性和可靠性是电机掌握最主要的考虑成分,这是毋庸置疑的。但如果没有生态系统和软件的支持,电机掌握硬件将不可避免的落入独木难支的田地。因此,为了更好的供应系统级支持,ST通过遍布全体大中华区的技能/发卖/支持团队和电机驱动运用中央向用户供应从硬件、软件、库和全体市场架构的全方位支持。
意法半导体(ST)亚太区功率分立和仿照产品器件部区域市场和运用副总裁FRANCESCO MUGGERI
也便是说,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,用户完备可以基于自己的设计能力进行选用;从产品生态系统来看,当用户须要搭一个别系时,如果完备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,如果客户熟习STM,可以仿照一个别系,只要选对应产品的拓展板,就可以像搭积木一样仿照出一个别系,从而大幅降落原型机的开拓本钱。此外,ST还针对某些特定运用推出了完全的参考方案,客户不但可以从ST网站上免费下载软硬件资料,乃至可以直策应用参考板的事理图,这对他们的设计帮助极大。
目前,ST可以面向家用电器及商用电器、工业电源和工业工具、工业电机、消费类机器人等运用供应电机掌握整体办理方案。以扫地机器人为例,ST实现了从实现监测位置、防撞的传感器,到包括蓝牙在内的各种无线通讯芯片,再到无线充电、电机驱动芯片的“一条龙”供货。截止到2018年,ST智能电机掌握产品已达130多款,发卖量打破10亿。
备胎与可替代
如果说来自各行各业的技能寻衅,还只是对电机驱念头能本身提出了更高的哀求,是在实质上促进电机驱动行业的发展,那么贸易战则彷佛是一个外来的、并且不是很有助益的磨练。
众所周知,在传统的电机驱动中,利用了大量来自美国供应商的芯片和产品,如TI 的C2000 DSP是目前海内变频器和伺服驱动器行业盛行利用的MCU,TMS320F28335则堪称伺服驱动器的标配,现在依然有很多厂商在利用。
贸易战的几次再三升级,同样也让电机驱动行业有预言家意识的厂商开始探求更为丰富的办理方案。当然,不论是国产、欧洲还是日本器件,各家产品有各自的特点,分别适应不同的运用处景,根据详细利用场景和技能哀求选择得当的产品才是更为主要的。而且平台的移植和关键器件的更换并非大略事情,须要在产品选型、评估、设计剖析、系统与构造权衡等各方面仔细推敲。
实在,贸易战固然来得溘然,使人发懵,但还有一项寻衅却由来已久,并且有愈演愈烈的趋势,那便是行业竞争。余国民说,良性的竞争能促进行业发展,但恶性的竞争会让全体行业结束不前。正如前几年工缝伺服的竞争,便是一场杀敌一千,自损八百的价格战,末了带来的影响非常之大。只有用新的技能和产品带来新的价格和性能上风,才能在严厉的市场竞争中赢得先机。