半導體集成的各種選擇為基于同步電機的分布式智能小型驅動解決方案開辟了越來越多的應用。這些包括無刷直流電機（BLDC），永磁同步電機（PMSM）和步進電機。由于它們的技術優(yōu)勢和提高的效率，這些類型的電動機正在許多現(xiàn)有應用中取代刷式電動機。汽車就是一個很好的例子。
 
通常，汽車部件必須支持低系統(tǒng)成本，小巧，輕便和可靠，并且顯示出高效率。減少廢氣排放和降低燃料消耗也很重要。對與各種電機配合使用的驅動概念的需求，以及對效率，系統(tǒng)設計和網(wǎng)絡選項的極端要求對執(zhí)行器電子元件產(chǎn)生了重大影響。
 ? 他BLDC電機市場

 美國有很多BLDC制造商。大多數(shù)公司仍然專注于電刷技術，如刷式直流電機，步進電機等。但其中許多公司正在建立BLDC電機作為新產(chǎn)品開發(fā)的基礎。即使有許多BLDC電機制造商，特別是小型BLDC電機，市場上也沒有那么多的集成控制電子解決方案。能夠制造內(nèi)置集成智能電子設備的BLDC電機以及低成本方法的公司仍然不容易找到。
 BLDC電機技術的采用水平正在提高。許多汽車功能，如燃油或水泵，HVAC（暖通空調和空調），曲線燈，前照燈調平等等，都從刷式直流電機或步進電機技術轉變?yōu)锽LDC電機技術。是的，這并不能說明所有有刷直流電機或步進電機都會轉換為BLDC電機技術。但是，與電機本身的價格相比，控制電機的電子設備太昂貴的主要論點每天變得越來越不合理。此外，BLDC電機的優(yōu)勢可以顯著增強其他系統(tǒng)屬性（參見表1）。因此可以預見到智能運動控制的演變。
       無刷直流電機的優(yōu)勢
 與競爭對手的電機技術相比，BLDC電機具有幾個優(yōu)點，如表1所示。
   ? 能夠1 ：的無刷直流電動機的優(yōu)點總結
 
 P 從電刷式直流電動機向BLDC電機的過渡roblems？
 在研究包括有刷式直流電機（BDC）的運動控制系統(tǒng)時，很明顯，與BLDC電機相比，控制不那么復雜。簡而言之：您只需向電機施加電壓即可開始移動。在BLDC電機控制系統(tǒng)設計方面經(jīng)驗不足的工程師經(jīng)常擔心，即使他們了解優(yōu)勢，他們也很難轉換為BLDC電機技術。復雜的電子設備和這種系統(tǒng)的編程被認為是一個障礙。此外，由于電子換向而導致的較高系統(tǒng)成本通常被視為一種顯示器。
但是，從BDC到BLDC的過渡并不一定困難。通過使用Micronas HVC 4223F單芯片解決方案，電子電路可以非常簡單。
 在下面的示例中，解決方案是一個僅需要13個組件的解決方案，包括HVC 4223F本身。例如，如果系統(tǒng)已經(jīng)包含PCB，則對BOM的影響是適中的。在許多情況下，由于更高的效率，可以使用更小的電動機。執(zhí)行器也可以更小，進一步降低材料成本（電機，外殼，齒輪等）。此外，帶有HVC 4223F的BLDC控制系統(tǒng)可以通過外部行為類似BDC電機的方式進行編程，僅包含VBAT和接地電源作為連接。因此，可以在不改變整個系統(tǒng)設計的情況下升級現(xiàn)有的運動控制系統(tǒng)。從長遠來看，系統(tǒng)可以得到改進，例如使用網(wǎng)絡和/或診斷功能等。
   單芯片架構，可實現(xiàn)最大程度的系統(tǒng)集成和靈活的驅動系統(tǒng)
   新的Micronas高壓控制器（HVC）允許具有高度集成的電機驅動電子設備的系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)代永磁勵磁直流電機的性能潛力。HVC 4223F是一個集成的微型計算機系統(tǒng)，具有所有必要的外圍模塊，可直接驅動PMSM / BLDC電機和雙極步進電機。外圍模塊和用戶定義軟件的編程能力允許最佳地適應不同驅動系統(tǒng)的屬性和屬性。
 通過PMSM / BLDC電機的低功率/重量比（W / kg）實現(xiàn)的驅動解決方案中集成密度的增加會影響功耗（功率/熱管理），驅動電路的靈活性和所選驅動器，以及診斷的選項。電子器件的高集成密度需要通過目標指定的電源管理來調整熱操作條件。新的HVC系列提供了許多功能，可以精確地進行這種調整。

             甲djusted馬達激活用于不同應用和工作模式
 在汽車執(zhí)行器中使用不同的驅動概念需要容易地調整電動機電橋和如何激活電橋。HVC 4223F通過可配置的最終輸出級，完全集成的可編程外設模塊和功能強大的ARMCortex®-M3®內(nèi)核精確解決了這一問題。集成了六個n / n半橋（包括充電泵）。這些可以通過輸出引腳的適當接線電路和軟件配置適應電機類型。
 EPWM模塊（增強型脈沖寬度調制）支持不同工作模式和電機類型的無源和有源續(xù)流電流模式（“異步/同步整流”）（見表2）。集成電流測量和D / A轉換器允許編程標稱電流值（例如，用于電流控制的微步進）。在PMSM / BLDC電機中，不使用傳感器，轉子位置的反饋信號可以通過比較器和集成的星點參考，或者通過霍爾效應傳感器/編碼器發(fā)送。而且，可以選擇步進電機的換向操作模式，例如用于實現(xiàn)更高的旋轉速度。使步進電機適應不同的操作模式（全步/半步，波驅，微步，
 
 
表2 ：使用新HVC概述電機類型和操作模式
 
  
 
使用ARM Cortex-M3 CPU可以快速執(zhí)行速度和電流控制算法 - 由高速A / D轉換器和可調節(jié)信號路徑支持，用于電壓和電流測量。輸出級包括過載保護（過壓/過流）和診斷功能。用于電機激活的集成外圍模塊（EPWM，比較器，星點參考，D / A轉換器，診斷和過壓/過電流保護，溫度監(jiān)控）可針對表中列出的操作模式進行編程。
使用ARM Cortex-M3 CPU的高效系統(tǒng)
 CPU和閃存通過軟件實現(xiàn)極高的系統(tǒng)靈活性，例如用于轉速和電流控制的實時要求，分布式執(zhí)行器系統(tǒng)（例如LIN集群）中的通信和診斷功能。主振蕩器已經(jīng)集成。可以降低CPU周期以降低功耗或功耗，而不會影響外設功能。為減少電磁輻射，還包括EMI降低模塊（ERM）。所有外圍模塊都可以通過AHB / APB總線系統(tǒng)進行編程，并且可以根據(jù)系統(tǒng)要求進行調整。集成的NVRAM允許存儲診斷和應用程序數(shù)據(jù)。
 對于電源，HVC系列直接通過12伏車載電氣系統(tǒng)供電，并符合ISO 7337測試脈沖。啟動 - 停止系統(tǒng)由特殊的“保留模式”支持。與傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器相比，集成開關穩(wěn)壓器（降壓轉換器）可最大限度地降低功耗。節(jié)能模式提供低功耗，例如用于K1.30應用。外部負載（例如霍爾傳感器）可通過可編程高側開關提供。
 對于分布式小型驅動系統(tǒng)（例如HVAC系統(tǒng)）中的通信，LIN-UART和LIN物理層集成在HVC中。此外，第二個LIN引腳可用于LIN集群，具有自動尋址功能，，例如HVAC閥門應用。所描述的系統(tǒng)集成和網(wǎng)絡能力是進一步小型化和微型電動機小型化和集成的重要一步。
 驅動系統(tǒng)的可靠性受所用驅動電子設備的影響。新型HVC的結構包括廣泛的診斷和保護功能，SPFM大于60％（“ASIL就緒”）。這對于在系統(tǒng)級別根據(jù)ISO 26262進行分解很重要，也就是說，對于單個和獨立系統(tǒng)元件的安全和安全要求的分配，并且可以在系統(tǒng)，硬件和軟件級別執(zhí)行。
 由于組件數(shù)量減少，高系統(tǒng)集成對所需的系統(tǒng)FIT（FIT =時間故障）率具有積極影響。
 靈活診斷的一個很好的例子是在軟件中實施“熱管理”。

     圖1 ：BLDC電機中的電子集成

    
通過評估電流和溫度，可以采取措施來適應運行曲線，例如減少CPU周期，限制電機電流，調整電機橋中的續(xù)流電流模式等。
 新型HVC 4223F采用小型40引腳QFN 6x6 mm封裝，非常適合小型化和電子元件集成到電機或執(zhí)行器中。此外，“裸露焊盤”（ePAD）可確保良好的熱連接。結溫范圍為-40°C至+ 150°C，集成的過溫監(jiān)控功能可用于溫度關鍵應用。
BLDC電機定位執(zhí)行器的應用實例
 用于定位應用的機械致動器通常必須提供高扭矩（例如，在閥門，襟翼等中）。通常，齒輪用于在負載下獲得低轉速，由于摩擦而引入相當大的損失。在許多情況下，執(zhí)行器必須施加穩(wěn)定的保持扭矩，并且執(zhí)行器不應失去其最后位置以避免校準運行。由于重量減輕和空間限制，電機和電子幾何結構起著重要作用。該示例描述了單芯片電機執(zhí)行器的解決方案，HVC 4223F通過LIN通信接口驅動無傳感器六步換向的BLDC電機。圖2顯示了通過HVC 4223F單芯片解決方案集成完整電子元件的閥門執(zhí)行器的原理系統(tǒng)。

   表3 ：使用HVC 4223F概述所使用的外圍功能