技术与应用同步进化 马达控制提供绝佳动能

马达是现代生活中重要的动力来源之一，近年来智能化应用渐多，精准、实时、创新成为现在马达控制领域的重要设计，10月于六福皇宫饭店举办之「2018年意法半导体马达控制技术研讨会」中，邀请产业的专业人士，针对马达的最新技术走向与应用设计，发表一系列精采演说。

工业4.0浪潮袭来 马达控制重要性日增

意法半导体台湾区总经理尹容指出，透过传感器、通讯技术与数码化架构，工业4.0翻转了全球产业，未来数码化将成为制造业的重要趋势，让不同领域的专业人士与管理阶层，都能快速掌握生产信息。

他以工业4.0带起的预测保养为例，包括马达在内的大部分设备，一旦非预期停机，都将对业者带来重大损失，因此保养维修向来是制造业的重点工作，而过去定时巡检方是属于被动作法，无法完全了解马达状态。现在透过传感器撷取马达的电流、震动、温度等数据、再将数据传输至后端运算平台进行分机，即可精准且实时的掌握马达的信息，将非预期性停机的机率降至最低。

意法半导体长期耕耘工业领域，并针对各类型应用提出相关解决方案，其产品组含涵盖了马达控制的各类需求，包括马达运动、工业通讯与传感技术等，均已居于领先地位，除了产品外，意法半导体也提供了完整的开发工具，协助客户快速进入市场。

对于马达控制的解决方案，意法半导体工业及功率离散元件产品部马达控制系统经理Dino Costanzo则表示，为了协助客户缩短上市时程，公司推出了包括硬件参考设计、应用开发板与马达控制函式库的韧体应用模块。使用者可透过意法半导体的工具进行产品评估与技能培训，不仅能提供架构图与设计审查，还可与FAE合作调整设计，改善效能。

意法半导体在马达控制的产品生产系统相当完整，在控制器方面另有8位元与32位元MCU；离散元件部分则有智能电源模块(IPM)、功率晶体管、AC开关、马达驱动器IC；工作系统方面拥有软件图像控制界面与全定制化实时通讯平台，韧体函式库还有完整功能与FOC与6步方波演算法。Dino Costanzo进一步指出，现在马达的应用越来越广泛，需求也渐趋多元，马达控制元件必须满足大量的差异化需求，意法半导体完整的产品线与各项支持，将可成为工程师的最佳后盾。

智能家电趋势成形 马达技术与日俱进

马达驱动应用部分，威技电器吴濡郁以自家产品为例，介绍了各类家电产品的马达控制技术与应用。他表示，威技电器的主力产品为空调、冷气、空气清净机等，而压缩机是空调设备的重要零组件，为了因应市场需求，威技电器于2004年设立了压缩机产线，目前年产能约为180万~200万组。

对于变频器的马达需求，现在变频器对节能省电、无段变速、振动小、低噪音与重量轻有高度要求，因此变频塑封马达成为主流选择，吴濡郁表示，此类型马达可用更少的电力瓦数，达到同样效能，另外由于已从交流转为直流，再透过空间矢量调变，重新调整电流电压，因此在转速部分，不必像早期继电器只能有少数的段数切换，目前市场上立扇最多已可切换到32段，对于家电产品来说，非常实用，因此变频塑封马达，未来将会成为家电领域的重要元件。而威技电器也将持续在绿能节能领域，贡献一份心力。

功率模块离散元件也是马达控制的重要零组件，意法半导体技术行销专案经理陈文聪指出，透过更具智能化的功率模块离散元件，马达控制将可更高效、更节能。目前马达控制会用到的离散元件包括IPM(Intelligent Power Module)、MOSFET、IGBT与功率模块。

意法半导体在家电、工业与移动设备，均有相关的功率离散元件产品，有助于缩小设备体积、提高效能。对于效能需求更高的产品，则有对应的IGBT与MOSFET。意法半导体的IGBT产品线非常齐全，从600V到650V、1200V、1250V一应俱全。

针对马达控制的软件开发套件，意法半导体应用工程师周信廷则表示，意法半导体今年推出新版本的MCSDK 5.0，使用者可从公司官网安装。这套开发工具采用全新的演算法，能够自动测量永磁同步马达的电气特性，并仅需数分钟，以3个步骤就能设定、启动、运作全新的马达。

MCSDK 5.0新版韧体库结合了STM32CubeMX硬件抽象层及底层架构。MCSDK 5.0利用STM32CubeMX生成完整程序码，其中包含所有必要底层驱动与马达控制程序，且STM32CubeMX在背景执行无须使用者操作，进而简化马达驱动的开发、定制和除错过程，同时强化马达控制和定制化功能。

意法半导体的MCSDK演算法可大幅提升效能及处理负载条件不断变化的最大转矩电流比，以及用于扩大速度范围的弱磁控制和用于强化高转速稳定性的前馈控制。其他功能包括当转子已经在旋转时确保驱动平稳插入的「在线启动」功能，室外空调的风扇或排风扇通常都需要这项功能。

在马达控制创新议题中，意法半导体技术行销经理林进裕则从马达驱动IC的市场布局与产品区隔切入。他表示，意法半导体在马达控制德产品组合相当丰富，包括直流马达、无刷马达和步进马达，另有1.8V至80V应用范围的解决方案。意法半导体采用先进控制技术，对于小瓦特数的应用的封装方式采用超小型的QFN封装。

驱动技术方面，意法半导体提供适用于驱动IGBT、MOSFET的解决方案，并采用OP-Amp作为保护和矢量控制方式。高功率部分则有安全，易用，可扩充的高密度功率SiP解决方案，可支持不同类型马达。

目前意法半导体的STSPIN产品线相当齐全，包括10瓦、50瓦、100瓦与350瓦，应用则从小型的家电、手工具到大型的工业机器人。在马达驱动产品中，新产品STSPIN32F0A的封装尺寸仅7mm x 7mm，其内部整合闸极驱动器STM32F0微控制器(MCU)、3.3V DC/DC切换式转换器，以及12V LDO低压差稳压器，可让工程师的开发更具竞争力的产品。

威雅利电子则在会中介绍该公司应用意法半导体产品设计的高速无刷直流空压解决方案。威雅利电子的业务主要是针对不同领域的马达应用，提供设计电路板，缩短统厂商的开发时程，目前客户族群包括空调、工业风扇、低压吸尘器、农业饲养系统等。威雅利电子在现场展示该公司所设计的高整合开发板，其MCU采用意法半导体的STSPIN32F0，MOS则为STL140N6F7，其他包括ECap、NTC与Shunt Resistor均选择知名厂家的产品，而这些零组件都可依据客户需求弹性调配。

应用案例部分，威雅利电子介绍了两个案例，第一个是提供六步方波与弦波控制的解决方案，此一方案采六步控制方式，具有高整合度与低开发难度特色，同时马达适应性强，并有恒功率控制。第二个为FOC控解决方案，同样具有高整合度与恒功率控制，虽然稍具控制难度，不过效能较高，且噪音小。威雅利电子指出，目前各类型设备对马达控制的要求日深，该公司可提供软硬件两端的设计协助，提升客户产品竞争力。

马达控制核心运算 ST提供强大MCU方案

MCU是马达的核心控制单元，在此一领域中，ST也有完整布局。意法半导体产品行销经理余玟宏表示，意法半导体的STM32是全球第一家采用ARM Cortex-M系列内核心的半导体厂商，市场占有率也相当高。目前意法半导体的MCU拥有12个产品系列、50个产品线、超过800种产品，其采用ARM Cortex的M0/M0+、M3、M4与M7内核心。

针对马达控制应用，则有8个系列的STM32产品内建硬件马达控制时钟，针对不同效能与周边的需求提供使用者选择。而马达控制函式库自2002年的ST9系列就一直在ST控制器产品上不断地演进，而在2008年推出全球第一颗ARM Cortex-M系列MCU时，就把FOC控制加入马达控制函式库并与STM32系列一起推出。

2018年更将此一原本独立的函式库加入意法半导体开发系统STM32CubeMX中，相较以往的版本，除了 FOC SDK v5.0 马达控制功能，使用者可以直接在STM32CubeMX 的强大的生态系下开发，初始化控制器的GPIO、接脚、周边、参数与状态、产生程序码，还能共享整个生态系的开发资源。

余玟宏还介绍意法半导体针对马达控制的两种STM32 Nucleo Pack套件，其采用32位元ARM Cortex-M的STM32 MCU和STM32 Nucleo开发板，适用于STM32所有系列产品。STM32 Nucleo扩充板则具有传感、通讯、电源与模拟功能，可叠加在STM32 Nucleo开发板或其他扩充板顶部，让应用更加广泛。

最后在马达控制解决方案视讯和应用范例中，Dino Costanzo分享了不同类型的马达被广泛使用于各领域，像是三相马达多用于家电与低输出设备；步进马达多用于产业、保全系统、智能建筑与医疗；直流无刷马达则多为电动工具的供电，而通用型与AC主要应用于需要强劲输出的家电，像是洗衣机、吸尘器等。

对于不同的种类需求，意法半导体提供了控制和电源、完整驱动器的逆变器与马达控制套件等各种方案，包括马达控制套件的硬件板卡、STSPIN32F0/A评估工具、垫子变速器与GIMBAL参考设计等。

Dino Costanzo表示，智能化已成为未来科技产业的既定趋势，马达的应用不但会越来越广，也会越来越深。针对不同应用，意法半导体以完整产品线提供丰富的产品组合，技术方面此外也持续投入研发，其成果并已为各界广用，未来将会在技术与应用两端并进，提供最完善的解决方案。