电机是指依据电磁感应定律实现电能转换传递的一种电磁装置，主要作用是产生驱动转矩，成为各种电器或机械的动力源。按照用途的不同，电机可划分驱动动机和控制电机。其中，驱动电机直接将电能转化成机械能，主要用于电动工具、家电及其他通用小型机械设备中;而控制电机主要用于转速、位置的精确控制，可以分为步进电机和伺服电机。

　　图1、电机分类

　　当然，电机是不会自己运转的，它的正常工作离不开电机驱动芯片的带动。电机驱动芯片是包含了速度控制、力矩控制、位置控制及过载保护等功能的集成电路。它可以根据输入信号，按照内置的算法控制电机绕组电路流动方向，从而控制电动机的启停与转动方向。全球的电机原厂有三菱、东芝、松下、东方马达、山社电机、安川电机、阿美特克、雷勃、万宝至、ABB、Marathon、ElectroCraft、WEG、DENSO、西门子、日本电产(尼得科)、卧龙、大洋电机、捷昌、江特电机、鸣志、科力尔、雷利、微光、神驰机电、英威腾、方正电机、雷赛智能、德昌电机、兆威机电、拓邦、国梦电机、精至达、力辉、中创机电、倍力、友贸电机、能博旺动力、毅瑞得、精锐昌、特洛电机、万至达、金茂展、品成、恒驱、佳积智能等。

　　图2、电机驱动芯片HVIC

　　此外，电机驱动芯片还集成了逻辑运算电路与功率驱动电路，利用它可以与主处理器、电机和增量型编码器构成一个完整的运动控制系统，可以用来驱动直流电机、步进电机及继电器等感性负载。 近年来，随着下游驱动电机的高速发展，带动了电机驱动芯片市场不断增长。据市场调研机构Research And Markets统计，2021年全球电机驱动芯片市场规模为38.8亿美元，预计2028年可增长至55.9亿美元，年复合增长率约为5.3%;中国方面，近年来中国电机驱动芯片一直保持稳定增长趋势，2020年市场规模达127.45亿元，同比增长1.42%。随着我国机械机电与电子信息行业的持续稳定发展，预计2022年市场规模将达135亿元。

　　从产品市场应用情况来看，消费电子是电机驱动器芯片最大的应用市场，占比达到24.23%，金额为9.40亿美元;工业及汽车领域紧随其后，分别占比18.47%和15.02%，对应的金额分别为7.17亿美元和5.83亿美元。

　　国际电机驱动芯片原厂有德州仪器、意法半导体、亚德诺、东芝、英飞凌、赛普拉斯、安森美、罗姆、埃戈罗、松下、恩智浦、微芯、迈来芯、Qorvo、MPS、瑞萨等。

　　国内电机驱动芯片原厂有晶致、普诚科技、宽诚、峰岹、兰科、矽塔科技、禹创半导体、禾润、中微爱芯、瑞盟、矽源特、数明、艾为、睿智、森尼克、世芯、天德钰、菉华、圣邦微、灵动微、澎湃微、中科微、华之美半导体、智浦欣、芯朋微、思泰迪、必易微、巴丁微、富满、拓尔微、率能半导体、信路达、航林、瑞纳捷、灿瑞、硕呈、芯进、国民技术、凌鸥创芯、中微半导体、杰发、先楫、诚芯微、兆易创新、中颖、士兰等等。

　　对于电机应用而言，除了需要挑选适合的电机类型，驱动控制电路同样很重要，一般由主处理器、增量型编码器和驱动芯片组成，是电机提升能效的关键所在，技术和产品的先进程度与节能减排水平直接挂钩。因此，如果能找到一款合适的电机驱动芯片，便能够在开发效率、系统能效、集成度和可靠性等多方面助力电机方案的设计。

　　话不多说，我们为电机开发者做一期从应用领域出发的电机驱动芯片盘点，仅供工程师用作选型参考。

　　1、 应用在3D打印，安防，扫描仪和其他自动化设备中，ADI Trinamic的步进电机驱动芯片TMC4361/TMC2240/TMC2208/TMC2209/TMC2130等，其优异的控制技术让步进电机可以安静，平稳，精准，高效的运行。

　　图3、TMC4361

　　2、应用在吹风机方案中的Power Integrations的三颗BRD1167，实现对无刷电机的动力控制。

　　图4、BRD1167

　　3、应用在汽车直流伺服电机的驱动，东芝的TB9058FNG是符合AEC-Q100车规标准的，能够测量当前电机位置，控制电机旋转，并确保旋转到目标位置。

　　图5、TB9058FNG

　　4、可应用在汽车电子节气门控制，废气再循环(EGR)控制，涡轮、漩涡和旋转以及废物挡板控制，电动泵、电机控制，恩智浦的MC33HB2000AES集成了电源管理芯片，是SMARTMOS单片半桥IC，采用ISO 26262流程设计的H桥电机驱动器，符合AEC-Q100 1级标准，能够满足严格要求的汽车应用需求。

　　图6、MC33HB2000AES

　　5、在工业控制，例如逆变器、风扇和泵、HVAC室外风扇等领域应用。英飞凌智能功率模块IM818LCCXKMA1是一款全隔离双列直插式CIPOS Maxi 1200V、15A三相智能电源模块，采用DIP 36x23D封装，可用于控制变速驱动应用中的三相交流电机和永磁电机。

　　图7、IM818LCCXKMA1

　　6、用在不间断电源(UPS)、工业电源、暖通空调、工业用泵和风扇等领域，安森美 (ONSEMI) 的ECS640A是一款三相BLDC电机控制器，可在高达600V的高压下可靠地运行，专为高功率应用中的高系统效率和可靠性而设计。该芯片支持传统的电机控制技术，包括梯形控制和矢量控制。

　　图8、ECS640A

　　7、可用于电动自行车，电动踏板车，风扇、泵和伺服驱动器，无绳真空吸尘器，以及无人机、逆变器、机器人和RC玩具等。德州仪器(TI)的UCC23513/UCC23513-Q1隔离式栅极驱动器是一款光兼容性单通道隔离式栅极驱动器，用于IGBT、MOSFET和SiC MOSFET。

　　图9、UCC23513/UCC23513-Q1

　　8、用于工业和家庭自动化，伺服驱动器和电动自行车，服务和自动化机器人，泵和风扇，以及无人机和航模等丰富场景。意法半导体的STSPIN32G4是一款电机控制器，用于驱动三相无刷电机。该器件具有高度集成、灵活的产品特性，嵌入三个半桥栅极驱动器，电流能力为1A(拉电流和灌电流);嵌入三个自举二极管;嵌入可编程降压稳压器，具有嵌入式功率MOSFET，可从电机电源电压VM开始为栅极驱动器生成电源电压;自带集成式MCU(STM32G431VBx3)，工作频率高达170MHz;MCU内部还集成高速存储器(128kB闪存和32kB SRAM)，以及具有多种保护机制和多达40引脚可用GPIO。

　　图10、STSPIN32G4

　　9、用于剃须刀、理发器、修毛器、磨皮机、电动牙刷等小家电，诚芯微的CX33系列电机驱动控制芯片，2021年度公司电机类芯片实现销售收入为2269.85万元，同比增长127.72%，实现翻倍增长。其中应用于剃须刀、电动牙刷等家电产品的CX33 系列型号产品收入超1400万元，占当期电机类芯片收入比例超过60%。此外，公司在2021 年还新增了多家小家电领域客户，给公司未来发展带来了新的增长空间。

　　图11、CX33系列驱动芯片

　　10、应用在各类风机和水泵上，典型应用如空调室内机、室外机、油烟机、洗涤泵、吊扇、落地扇。峰岹FU68系列单片机(包括：FU6811、FU6812、FU6813、FU6831、FU6832、FU6818、FU6861)是集成 8051 内核和电机控制引擎(ME)的“双核”电机驱动MCU，8051 内核处理常规事务，ME 处理电机实时事务，芯片内部集成有高速运算放大器、高速ADC、高压 LDO，只需简单的外围处理便可实现高效率的FOC(磁场定向控制)电机驱动。

　　图12、FU6832L

　　11、应用于车身的汽车门锁、童锁、后视镜、充电口盖、后域等，拓尔微推出了驱动芯片TMI8116-Q1，TMI8116-Q1。还有可以应用于打印机、视频监控摄像头、办公自动化设备、自动柜员机、扫描仪、点钞机等领域驱动有刷直流电机的TMI8262、TMI8263，以及驱动微步进电机的TMI8420和TMI8421。

　　图13、TMI驱动芯片12、应用于新能源汽车OBC、电机驱动、逆变器、UPS等领域，瞻芯的比邻驱动®(NextDrive®)芯片IVCR1412，在业界率先实现集成负压和米勒效应抑制功能，且为极紧凑 SOT23-6 封装的栅极驱动芯片，可为SiC MOSFET、Si MOSFET和IGBT提供简便、紧凑且可靠的栅极驱动解决方案。

　　图14、IVCR141213、面向12V/24V的各种汽车电机应用，如汽车水泵，油泵，风扇，转向及刹车系统等，智芯推出汽车级电机驱动芯片Z20A13100。该芯片符合AEC-Q100标准，支持ASIL-B系统设计。

　　图15、Z20A13100

　　14、用于工业设备、运动控制、舞台灯光、打印设备、云台设备、智能机器人、IT及通信等驱动控制领域，率能半导体的SS8841是一款双通道H桥驱动芯片，每个H桥可提供最大峰值电流2.5A和均方根电流1.75A(在24V和Ta = 25°C适当散热条件下)，可驱动两个刷式直流电机，或者一个双极步进电机，或者螺线管或者其它感性负载。双极步进电机可以以整步、2细分、4细分运行，或者用软件实现高细分。

　　图16、SS8841

　　15、用于儿童玩具、自动阀门、电磁门锁等，睿智的RZ7899是一款直流双向电机驱动电路，它有两个输入接口用来控制电机前进、 后退及制动。其工作电压的范围为3.0V~25V，具有紧急停止功能、过热保护功能、短路保护功能等，封装为SOP8，体积小，占用较小的PCB空间。

　　图17、RZ7899

　　16、应用于智能门锁、玩具、儿童相机、安防摄像头、医疗设备、机器人等，智浦欣的CS9020T是H桥N通道功率MOSFET组成，以驱动电机绕组。一个内部电荷泵生成所需的栅极驱动电压。CS9020T能够提供高达2A的输出电流，它运行在0至13V之间的电机电源电压，以及1.8V至6V范围内的器件电源电压上。CS9020T集成了用于过流保护、短路保护、欠压闭锁和过热保护的内部关断功能。

　　图18、CS9020T

　　17、应用在汽车空调风门控制以及汽车侧后视镜的镜面调节等，谭慕(TPSEMI)汽车小功率直流电机驱动系列芯片TMP7306，TMP7308，TMP7310，推出了三种新型号：TMP7306A，TMP7308A，TMP7310A。该系列包含有六路、八路、十路半桥直流电机驱动芯片，已经在汽车空调控制器客户中广泛应用。

　　图19、TMP7310A

　　18、应用于手持云台，矽塔科技的SA8328是一款双极性步进电机驱动芯片解决方案，内置两路H全桥，H全桥由4个N沟道功率 MOSFET 组成。它的工作电压范围为2.7V到12V, 每路可驱动电流高达2.5A的电机。它具有过流保护、短路保护、输出引脚发生故障时，还可提供用于过流保护、短路保护、欠压闭锁，热关断等安全特性。

　　图20、SA8328

　　19、芯北科技的马达驱动芯片针对不同场景应用开发多款产品，针对磁保持继电器应用：CN8023、CN8031;针对智能断路器应用：CN8032、CN8033;针对水、气表应用，兼容TI8837：CN8001;针对智能锁等6节电池的方案：CN8002。

　　图21、芯北马达驱动芯片

　　20、用于智能电表、智能门锁、摄像头、玩具等领域，芯朋的PN7703C/L/M是一款具有超低功耗睡眠模式的两通道直流马达驱动芯片，其可以控制马达进入正转、反转、刹车、滑行和超低功耗睡眠模式。该芯片集成了欠压保护、过温保护和输出短路保护等功能。

　　图22、PN7703C

　　21、摄像机、玩具、消费类产品和其他低压或电池供电的运动控制类应用场景下，杭州世芯的GC8837是一款12V直流电机驱动芯片，能提供高达1.5A持续输出电流或则2A 峰值电流，睡眠模式下功耗小于1uA。GC8837具有PWM(IN/IN)输入接口， 与行业标准器件兼容，并具有过温保护功能。芯片集成了过温保护，欠压保护，短路保护，过流保护等功能。

　　图23、GC8837

　　22、应用于电动工具、无人机、水泵、吸尘器、扫地机器人、风扇等，瑞萨电子推出的RAJ306001和RAJ306010电机驱动IC将多种功能整合至同一SiP解决方案中，能够实现更好的低速或高速旋转与高扭矩控制，同时大幅缩减占板面积并降低成本，为简单、高效且安全的BLDC电机控制提供交钥匙解决方案。

　　图24、RAJ306001/10

　　23、应用于机器人、打印机，及各种自动化控制系统，德州仪器/NS的LMD18200是一颗3A、55V H桥驱动芯片，专为运动控制应用场合而设计。该器件采用了多种技术工艺，在同一个单片结构上集成了双极和CMOS控制电路，以及DMOS功率元件，特别适用于驱动直流和步进电机;LMD18200可承受的峰值输出电流高达6A。该器件采用了新式电路结构，对输出电流的低损耗传感更加敏感。

　　图25、LMD18200

　　24、针对电动自行车、电动工具、电摩、风扇等应用场景，MPS的三款三相无刷电机驱动芯片：MP6537拥有支持三个半桥独立控制的EN/PWM逻辑控制功能;MP6538拥有处理霍尔传感器信号HA/HB/HC以及电机转向和转速控制的DIR/PWM逻辑控制功能;MP6539拥有独立控制外部六个MOSFET的HS/LS逻辑控制功能。

　　图26、MP6537

　　25、应用于水气表、电动牙刷、智能锁、玩具、小家电等，巴丁微的BLDC电机驱动芯片BDR6121B/BDR6122TC/BDR6122T/BDR6126/BDR6133、步进电机驱动芯片BDR6622T/BDR6831T*、全桥驱动芯片BDR6200、三相栅极驱动芯片BDR6300/BDR6319、栅极驱动半桥芯片BDR2L00，产品线丰富。

　　图27、巴丁微电机驱动芯片

　　26、应用于电动口罩、榨汁机、咖啡机和机器人舵机等，晶致的单相/三相驱动芯片AM7299S/AM2355N/AM2825N/AM8931/AM8935等，可以把马达驱动模组的死区时间缩短，这样可以使得PID运算及马达做动能的结果更精准，也可以提高控制精准率。

　　图28、晶致马达驱动芯片

　　上述26家电机驱动芯片原厂可谓是各有所长，无论是面向产品迭代迅速的消费电子领域，还是使用条件极其复杂的工业领域，或者是对产品品质要求更严苛的汽车领域，都能够找到适合的方案。上次我们是从《拆解一款电动新风口罩，顺藤摸瓜浅析一下电机驱动芯片》来分析的，欢迎温故而知新。

　　各类电机驱动电路的设计中，工程师还得做以下关键考虑：

　　1. 电机类型、转速和转向。对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或MOS直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路，通过改变流入电机的电流方向从而改变电机转向。如果需要调速，可以使用三极管，MOS等开关元件实现PWM(脉冲宽度调制)调速。(PWM控制通常配合桥式驱动电路实现直流电机调速，电机的转速与电机两端的电压成比例，而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比，因此电机的速度与占空比成比例，占空比越大，电机转得越快，当占空比α=1 时，电机转速最大)

　　2. 设计适合的PWM调速的电机驱动电路，驱动芯片选型得注意以下性能指标：

　　1) 输出电流和耐压，它决定着电路能驱动多大功率的电机。

　　2) 效率，节省电源同时减少驱动电路的发热。可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通(在需要设计为H桥时)入手。

　　3) 对控制输入端的影响，是否使用隔离式驱动IC。

　　4) 对电源的影响。

　　5) 可靠性。在系统应用中，由于门极驱动连接着逻辑控制单元与功率变换单元，门极驱动芯片的稳定性对整个系统的可靠性起着至关重要的作用。

　　因此，不同的应用场合，采用不同的驱动方案是必要的。

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