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晶片架構各有千秋 工業馬達需重視即時與安全課題
 

【CTIMES/SmartAuto 姚嘉洋 報導】   2014年07月13日 星期日

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根據研究統計,全球電子產品的能源消耗比重,馬達類產品佔了約有55%的比重,而照明領域僅有21%,更重要的是,馬達類產品的能源效率,還可以有40%以上的發展潛能,而照明本身則有25%左右,可以想見馬達控制領域的市場商機與潛力會有多大。英飛凌工業與多元電子市場部經理黃國為指出,整個市場雖然有不小的發展潛力,但整體來說,會朝向高效率的方向發展。

英飛凌工業與多元電子市場部經理黃國為
英飛凌工業與多元電子市場部經理黃國為

黃國為談到,對工業自動化領域而言,可靠度、品質與產品供貨時間,這三個應是該領域最重要的要素,前面兩者並沒有太多量化的標準,但後者的供貨時間起碼都要十年以上到十五年不等。但考量可靠度與品質問題,工業環境還是要考量到安全問題,萬一機器發生故障或是誤動作,系統本身是否有辦法馬上讓機器停止運作?這就是必須思考的課題之一。

從系統層級的思維切入,許多半導體供應商大多都會採取整合型解決方案(Total Solutions)的方式,從主晶片到週邊的類比元件的產品組合來滿足客戶的需求,而馬達系統設計約莫在兩年前,在客戶端就有這樣的呼聲出現。

而就主晶片架構之爭的問題,黃國為認為,FPGA(可編程邏輯閘陣列)、DSP(數位訊號處理器)再到MCU(微控制器)這三者之間各有利基,端看市場需求。在過去MCU性能還不是如此強大的情況下,許多馬達控制採用DSP架構就足以應付,但隨著MCU開始加入浮點運算功能後,在性能方面已經逐漸提升又兼具控制週邊的情況下,其實是可以開始取代部份DSP甚至是FPGA的應用領域,但他還是強調,市場上還是有少部份特殊或是需要極高精準度的工業馬達領域,還是會需要FPGA與DSP。

但另一方面,黃國為也強調,工業馬達的訴求在於「即時性」,有些系統一旦出現問題,極為容易發生人身安全問題,為了因應工業自動化領域這類的系統特性,就必須在MCU週邊導入工業相關的介面,在訊號解析度與精準度上,都勢必要有所提升,MCU內部的訊號鏈溝通也必須「即時化」才有可能辦到。這種即時訊號鏈的作法,可以直接略過CPU(處理器)核心的運算流程,將訊號直接交給輸出端即可,這可以讓CPU在當下專心處理單一工作即可,避免臨時有其他工作介入之時,CPU反應不及,反而造成系統延遲的情況出現。

黃國為更強調,馬達系統設計的好壞與否,還是取決於客戶的設計能力高低,但仍然不脫可靠度與安全性等這類大方向的思維,系統一旦出現異常,MCU本身該作何處置?這才是客戶關心的課題。而黃國為也同意,目前市場上BLDC(無刷直流馬達)在工業自動化領域有相當高的詢問度,但BLDC本身的造價仍然偏高,關鍵在於客戶在系統建置上,能接受多高的成本?電子元件反而就不是那麼地重要了。

關鍵字: 工業馬達  可靠度  MCU  DSP(數位訊號處理器FPGA  BLDC  Infineon(英飛凌
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