ST：电机驱动器向高集成度、小体积、高性价比演进-电子产品世界手机版

ST：电机驱动器向高集成度、小体积、高性价比演进

嵌入式系统作者：王莹时间：2017-04-18来源：电子产品世界

　　无人机、陪伴机器人、工业机械手、3D打印机、智能门锁、电动牙刷……，电机的应用种类和数量越来越多。同时，电机驱动器的集成度会越来越高、体积越来越小、成本越来越低。近日，ST(意法半导体公司)亚太区智能电源、IPAD、保护器件部市场和应用总监David Lucchetti指出。他是在该公司STSPIN电机控制产品媒体交流会上表达此观点的。

　　电机驱动器趋势

　　怎样算是一个好的电机产品?主要满足客户的不同需求，有的客户对电压看重，例如要低至1.5V的电压；有的对体积或散热等看重;有的重视精度，例如256微步步进电机的应用场合主要是位置传感，可用于医疗注射泵，对药剂量注射要非常准确，但速度不一定快；有的重视性价比。ST的一些产品换成了新型的超微型QFN封装，使封装尺寸更小、价格更便宜，也相应地提高了性价比。

　　为了实现高集成度，ST正在做SiP(系统级封装)。主要有两种途径，如下图。

　　具体地，第一种途径是把驱动器和功率芯片进行封装集成，即PowerSTEP系列。例如PowerSTEP01里面有8个MOSFET，堪称业界最先进的产品，主要因为性能指标高：85V，5~10A，封装很薄(因此散热好)。如下照片。

　　另一途径是“驱动器+STM32 MCU”，例如2016年11月推出的“STSPIN32F0系列”。优势之一是设计速度快，因有STM32F0 MCU；二是集成度高，简化了设计，节省了BOM(物料清单)。照片如下图。

　　那么，为何目前只有基于ARM Cortex-M0的集成产品(STSPIN32F0系列)，而没有基于M3、M4的集成驱动产品？因M3、M4针对更高端的应用，但ST目前进军的中低端大批量市场目前还不需要更高端，例如电动工具等，过去是8位MCU，现在升级到基于32位的M0控制，已非常进步。在中低端市场，M0性价比比M4高，可满足从有传感到无(位置)传感、再到SoC控制等的需要。当然，后续会有集成M4的驱动器系列推出。

　　那么，为何不进一步提高集成度：把驱动器、功率器件和MCU做成三位一体？因为从市场角度，加入MOSFET后功率选择不够灵活，应用领域会受限。另外，从技术角度，驱动器和MCU大部分是逻辑电路，而MOSFET是功率电路，把逻辑和功率部分融合，需要做设计的平衡。

　　在节省成本方面，尽管无刷直流电机(BLDC)很有优势，但是还要根据具体情况。例如消费类机器人/陪伴机器人对成本敏感，通常采用直流有刷电机。扫地机器人也是直流有刷电机。因为有刷直流电机价格便宜，性价比高，寿命如果不要求一二十年，还是很划算的。因此ST与客户一起合作，推出了很多直流有刷产品，例如前几天的2017年4月，ST发布了面向便携式电池供电物联网硬件的2.6A微型“有刷直流电机”驱动器芯片STSPIN250。

　　ST的优势

　　ST做电机驱动有30年的历史，业界第一个“预驱动+MOSFET”、“预驱动+MCU单片产品就是ST推出的，而且这些集成的芯片(die)都是ST自家的，不是外购的，因此ST了解其设计诀窍(konw-how)，可以匹配得很好。

　　业界第一个BCD(Bipolar+CMOS+DMOS)是ST做出来的，难点是模拟与数字、功率电路做在一起。如今ST已是第8代BCD技术。

　　目前， STSPIN是全球销量最大的电机驱动产品家族之一，有125种产品型号，从电池驱动的小功率(5W，例如电动牙刷用)，到100W的单片多功能产品，乃至SiP封装的500W产品(如下图)。封装方面，有最小的QFN 3mmx3mm封装。

　　STSPIN主要面向工业市场。和同业相比，ST的优势：1.产品在市场上的验证度。由于ST主要是做工业产品，多年下来积累了高可靠性的经验。2.功率器件是自己的工艺，比在市场上买来再封装的SiP产品更靠谱。3.M0 MCU有标准的库，资源丰富。4.封装做得好。

　　从生态系统角度看，有评估板，像搭积木一样可以模拟出一个系统。ST还有针对一些应用，例如3D打印机的完整的解决方案(如下照片)，可以从官网上免费下载，只需简单优化即可。

　　部分明星产品

　　单片式多功能IC方面，2016年7月ST针对IoT推出三款产品，STSPIN220步进电机驱动器针对那些对位置功率控制有要求的场合，定位分辨率达到每步256微步。STSPIN230堪称三相无刷电机驱动器中业界最小的，可简化客户设计，例如无人机云台(如下照片)。STSPIN240是双电机驱动器，适合小型的阀门控制。