馬達控制領域雖然不若消費性電子那般大受歡迎,但在諸多應用環境中,你必須同意馬達的確有其存在的必要,從家庭乃至工業環境等,無不需要馬達來驅動相關的功能。而工業環境領域中,馬達更是不可或缺的重要功能。
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ST產品行銷經理楊正廉。攝影:姚嘉洋 |
ST(意法半導體)產品行銷經理楊正廉表示,在工業領域中,馬達隱身在相當多的應用環境中,舉例來說,像是攪拌用的鍋爐、輸送帶、進氣、排氣與吊車等,都會需要馬達的存在,至於我們常見的機器人更不用說,每個關節都會需要馬達控制,所以廣泛來說,工業馬達其實擁有相當強勁的成長動能。
楊正廉也補充說明指出,就目前所接觸的客戶群中,無刷直流馬達的設計與討論佔了客戶群中的70%左右,理由在於無刷直流在控制上相對容易,不僅低噪音且相對節能,它在日常生活中的家電領域頗受好評,而無刷直流特性的風潮也開始吹進了工業馬達領域。
不過,面對諸多不同晶片架構業者積極搶進工業馬達領域,楊正廉認為,MCU(微控制器)架構在開發難易度、導入成本與擴充能力等各項表現上遠勝FPGA(可編程邏輯閘陣列)架構。他舉例指出,以輸送帶為例,光是材質、重量的不同,輸送帶的流暢度、速度與精確度就會有所差異,這必須透過參數上的調校才有辦法作到,MCU在這方面的調整速度上具有相當的優勢。
楊正廉也直言,由於ARM的Cortex-M4到M0的處理能力的不同,所以對應的馬達系統也會有所差異,一般來說,風扇或是無刷直流馬達採用M0架構就足以應付,但若偏重造價較高或重視參數調校與精確性的馬達系統,採用M4會是理想的選擇。他進一步談到,由於馬達在不同應用領域下,需要調校的系統參數各有差異,為了保留系統的設計彈性,MCU與專為驅動馬達的驅動元件(Driver)不太可能有整合的可能性。
楊正廉也同意,在馬達控制上,電流與電壓的供應精準度的確是一門學問,但他強調,儘管MOSFET與IGBT等電源週邊元件有其重要性,但是數位控制本身還是最重要的關鍵,所以類比電源電路與數位控制還是可以區分兩個層面來看,會較為簡單。不過,未來電源管理也開始走向數位化的情況下,楊正廉透露,採用MCU進行電源系統的管理也是可行的作法,換言之,若要讓馬達控制達到最佳化,馬達轉速、角度的精準度乃至電源供應上,實務上可以用兩顆MCU就完成整個系統設計。