【導讀】隨著工業自動化、智(zhi)能(neng)製(zhi)造(zao)和(he)物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)發(fa)展(zhan)
，市(shi)場(chang)對(dui)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)需(xu)求(qiu)持(chi)續(xu)增(zeng)長(chang)。作(zuo)為(wei)驅(qu)動(dong)機(ji)械(xie)運(yun)動(dong)的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)
，電(dian)機(ji)和(he)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)被(bei)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)
、機器人、消費電子、醫療設備、自動駕駛以及智能家居等多個行業。據市場調研公司GMI預測
，2023年
，全球運動控製市場的規模約為203億美元；市場預計在2024至2032年期間的複合年增長率（CAGR）為5.5%，2032年，市場規模預計達到334億美元。

隨著工業自動化、智(zhi)能(neng)製(zhi)造(zao)和(he)物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)發(fa)展(zhan)，市(shi)場(chang)對(dui)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)需(xu)求(qiu)持(chi)續(xu)增(zeng)長(chang)。作(zuo)為(wei)驅(qu)動(dong)機(ji)械(xie)運(yun)動(dong)的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)
，電(dian)機(ji)和(he)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)被(bei)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)、機器人
、消費電子
、醫療設備、自動駕駛以及智能家居等多個行業。據市場調研公司GMI預測
，2023年，全球運動控製市場的規模約為203億美元
；市場預計在2024至2032年期間的複合年增長率（CAGR）為5.5%，2032年，市場規模預計達到334億美元。


電機和運動控製是現代工業和技術應用的核心領域。ADI擁有業界領先的電機和運動控製產品，旨在將數字信息完美地轉換為物理運動，使工業4.0能夠在先進機器人、自動化
、醫療假肢、3D打印等應用中發揮作用。從底層芯片到上位模塊，ADI可提供全方位的解決方案，而且產品組合十分廣泛，包括電機、編碼器、電機控製IC和模塊，可提高智能運動係統的效率
、縮小物理尺寸，並縮短上市時間。


步進電機（Step Motor）

步bu進jin電dian機ji是shi一yi種zhong能neng夠gou將jiang電dian脈mai衝chong信xin號hao轉zhuan換huan成cheng精jing確que角jiao位wei移yi的de電dian動dong機ji
，通tong常chang由you定ding子zi和he轉zhuan子zi兩liang部bu分fen組zu成cheng。定ding子zi上shang有you繞rao組zu
，轉zhuan子zi上shang有you齒chi，通tong過guo控kong製zhi定ding子zi繞rao組zu的de通tong電dian順shun序xu

，電dian機ji能neng夠gou以yi固gu定ding的de步bu進jin角jiao度du逐zhu步bu旋xuan轉zhuan。步bu進jin電dian機ji通tong過guo將jiang電dian能neng轉zhuan化hua為wei機ji械xie能neng，可ke以yi通tong過guo精jing確que和he可ke預yu測ce的de方fang式shi控kong製zhi運yun動dong，因yin此ci廣guang泛fan應ying用yong於yu需xu要yao精jing確que定ding位wei和he速su度du控kong製zhi的de場chang合he。

根據結構和工作原理
，步進電機可分為多種類型
，包括：永磁式步進電機（PM）、可變磁阻步進電機（VR）和混合式步進電機（HB）。每(mei)種(zhong)類(lei)型(xing)都(dou)有(you)其(qi)獨(du)特(te)的(de)特(te)點(dian)和(he)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)。按(an)照(zhao)驅(qu)動(dong)方(fang)式(shi)的(de)不(bu)同(tong)
，也(ye)可(ke)以(yi)分(fen)為(wei)雙(shuang)極(ji)性(xing)和(he)單(dan)極(ji)性(xing)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)。選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)類(lei)型(xing)，取(qu)決(jue)於(yu)具(ju)體(ti)的(de)應(ying)用(yong)需(xu)求(qiu)
，包(bao)括(kuo)精(jing)度(du)、轉矩、速度和成本等因素。

步進電機的工作原理是通過電機線圈發送電流

，產生電磁場，迫使磁性轉子進入所需位置。這可以使用附加電流狀態，以全步、半步或更小的微步來完成。微步進可提高步進電機應用的精度、扭矩、能源效率和平滑度，同時減少步進損耗
、振動和噪聲。

步進電機驅動器可通過將全步細分成更小的微步，以便使用正弦電流波形進行控製

，從而實現極高精度和平滑度的運動。ADI Trinamic™技術將每一個全步細分成最多256個微步，讓數字信息轉化為平滑的物理運動。由此產生的電流控製方案可減少噪聲和振動
，同時提高可實現的扭矩和精度。

步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)是(shi)耐(nai)用(yong)型(xing)開(kai)環(huan)電(dian)機(ji)，是(shi)唯(wei)一(yi)在(zai)開(kai)環(huan)情(qing)況(kuang)下(xia)既(ji)可(ke)以(yi)精(jing)確(que)的(de)控(kong)製(zhi)位(wei)置(zhi)，又(you)可(ke)以(yi)精(jing)確(que)地(di)實(shi)現(xian)速(su)度(du)的(de)一(yi)類(lei)電(dian)機(ji)。與(yu)其(qi)他(ta)電(dian)機(ji)相(xiang)比(bi)具(ju)有(you)多(duo)方(fang)麵(mian)的(de)優(you)勢(shi)，比(bi)如(ru)低(di)速(su)和(he)靜(jing)止(zhi)狀(zhuang)態(tai)時(shi)具(ju)有(you)高(gao)扭(niu)矩(ju)
、邊際定位誤差不會累積
、對啟動/停止響應出色、具有成本效益且易於使用。當需要精確可靠的開環定位時

，步進電機就是優先選擇。

針對ADI的步進電機驅動器產品，全球排名前列的電子元器件授權代理商WT文曄科技結合當前市場，重點推薦一款效率和空間都優於市場同級產品的靜音步進電機驅動器 TMC5240。

TMC5240是一款智能高性能步進電機控製器和驅動器IC
，具有串行通信接口（SPI
、UART）和廣泛的診斷功能。它結合了靈活的、經過加加速度優化的斜坡發生器（用於自動目標定位）和業界最先進的步進電機驅動器（基於256步內置索引器和兩個完全集成的36V
、3.0A（最大） H橋以及非耗散集成電流感應（ICS）。

該控製器效率約為目前市場其他方案的兩倍，空間方麵高度集成（節省60%+）
，擁有卓越的電流控製和運動控製。ADI先進的 StealthChop2 斬波器可確保確保達到業界極低的噪聲水平，並確保效率和扭矩。高集成度、高gao能neng效xiao和he小xiao尺chi寸cun使shi係xi統tong小xiao型xing化hua和he可ke擴kuo展zhan，從cong而er實shi現xian經jing濟ji高gao效xiao的de解jie決jue方fang案an。完wan整zheng的de解jie決jue方fang案an大da大da降jiang低di了le應ying用yong開kai發fa者zhe的de學xue習xi曲qu線xian，同tong時shi提ti供gong了le比bi同tong類lei競jing品pin更geng優you秀xiu的de性xing能neng表biao現xian。


伺服電機（BLDC/PMSM/DC Servo Controller）

伺服電機是一種能夠精確控製角度、速度和位置的電動機，廣泛應用於需要高精度運動控製的領域。伺服電機與伺服控製器（Servo Controller）協同工作
，形成閉環控製係統，通過伺服控製係統接收指令信號，並將其轉化為電機軸的運動，以實現精確的定位和速度控製。

伺服電機控製器來控製伺服電機

，該係統廣泛應用於需要精確位置、速度和力矩控製的領域，如工業自動化、機器人、數控機床
、醫療設備和自動化生產線。與步進電機控製器不同的是
，伺服控製器的核心功能是實現閉環控製（Closed-loop Control）。本次介紹的伺服控製器主要包含無刷直流電機（BLDC）
、永磁同步電機（PMSM）以及直流電機伺服控製器。

首先，無刷直流電機伺服控製器通過電子換向技術和閉環控製係統來實現對BLDC電機的精確控製，廣泛應用於需要高精度
、高效率和高響應速度的應用場景
，如工業自動化、機器人技術和精密儀器；PMSM/DC伺服控製器的核心也在於實現對電機的閉環控製，以達到對位置、速度和力矩的精確把控，因此同樣用於該場景。

根據市場表現，文曄重點推薦一款為BLDC/PMSM、2相步進電機以及直流電機和音圈提供磁場定向控製（FOC）的業界完全集成的伺服控製器 TMC4671。所有控製功能均在硬件中實現
，集成的ADC、位置傳感器接口、位置插值器使全功能伺服控製器能夠適用於各種伺服應用，比如機器人、拾放機
、工廠自動化、電動汽車等。

ADI TMC4671shizhuanyongyuyundongkongzhiqigongnengqiangdadexinpian，keyijidaxiandutigaoqudongxiaolvhedongtaixingneng，erqietongguoyingjianzhongdesuoyoushijianguanjianjisuan，kaifadongtaisifukongzhiqijinxuyaojixingdaima
，yincinengkuaisusuoduangaoxingnengsifukongzhiqideshangshishijian。

TMC4671具有高達100kHzdekaiguanpinlvhekongzhiqigengxinsulv，bingjuyoulvbohechazhigongneng，rushuzihuoerxinhaochazhi，yishixiangengshunchangdecaozuo。gaijichengdianlukeyiyugeleibianmaqixietonggongzuo，congA/B/Z增量式簡單的數字或模擬霍爾傳感器到高分辨率正弦/餘弦模擬編碼器。傳感器可靈活地映射為位置和速度控製回路的輸入。


直流有刷電機（DC Motor）

直流有刷電機（Brushed DC Motor）是一種通過機械換向器和電刷來實現電流換向，從而驅動電機轉子的電機，由定子（通常是永磁體）和轉子（線圈繞組）組成。它是常見的電機類型之一，具有結構簡單
、成本低和控製方便等特點，廣泛應用於各類小型電動工具、家用電器、玩具和汽車等領域。

直(zhi)流(liu)有(you)刷(shua)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)負(fu)責(ze)提(ti)供(gong)直(zhi)流(liu)有(you)刷(shua)電(dian)機(ji)所(suo)需(xu)的(de)電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓(ya)以(yi)控(kong)製(zhi)電(dian)機(ji)的(de)速(su)度(du)和(he)方(fang)向(xiang)
，該(gai)係(xi)統(tong)盡(jin)管(guan)麵(mian)臨(lin)無(wu)刷(shua)電(dian)機(ji)係(xi)統(tong)的(de)競(jing)爭(zheng)壓(ya)力(li)，但(dan)簡(jian)單(dan)的(de)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)、低成本和廣泛的應用領域仍然使其在市場中占據重要地位。未來的發展將集中在提高能效、智能化、微型化、改善EMI/EMC性能以及滿足特定市場需求等方麵。

對此
，文曄結合當前市場重點推薦ADI的一款超小尺寸單通道有刷電機驅動器解決方案 MAX22201/2/7。該芯片集成一個36V

、3.5A峰值全橋


，可驅動一個有刷直流電機。全橋具有極低阻抗FET，典型RON（高側+低側）為0.3Ω，可實現高驅動效率。3.5A的額定峰值電流受過流保護閾值（OCP）限製。峰值電流定義為驅動器針對短暫瞬變可提供的最大電流。

值得一提的是，該驅動器的最大有效值電流（RMS）為2A，通常受散熱考慮因素限製。2ARMS電流值是指標準JEDEC 4層板在25°C環境溫度下得到的數值。實際最大工作電流取決於應用的熱特性（PCB接地平麵、散熱器

、通風等）。

MAX22201/2/7具有準確的無損耗集成電流檢測（ICS）功能和嵌入式內部電流驅動調節（CDR）電路，用於監測通過電機線圈的電流並限製峰值輸出電流。當電機電流超過限流閾值時，全橋進入衰減模式並持續固定的關斷時間（tOFF）。

對dui於yu有you刷shua電dian機ji驅qu動dong應ying用yong，電dian流liu驅qu動dong調tiao節jie可ke確que保bao驅qu動dong器qi在zai正zheng常chang條tiao件jian下xia或huo電dian機ji啟qi動dong和he失shi速su條tiao件jian下xia安an全quan可ke靠kao地di運yun行xing，同tong時shi降jiang低di係xi統tong電dian源yuan和he電dian源yuan旁pang路lu要yao求qiu。內nei部bu感gan測ce電dian流liu的de縮suo放fang副fu本ben輸shu出chu到dao外wai部bu引yin腳jiao（ISEN）。所有版本均具有過流保護（OCP）、熱關斷（TSD）和欠壓保護（UVLO）功能。每次檢測到故障條件時，都會激活開漏低電平有效故障指示引腳（FAULT）。

該器件采用小型TDFN12 3mm x 3mm封裝。MAX22201/2/7具有小尺寸封裝、高效率並集成準確的電流檢測功能，因此非常適合空間和功耗敏感型應用，比如有刷直流電機驅動
、鎖閉閥和電磁閥以及單相步進電機驅動。


H橋驅動器（H-Bridge Driver）

H橋驅動器（H-Bridge Driver）是一種電路配置，用於控製直流電機的方向和速度。它利用四個開關（通常是晶體管或MOSFET）以“橋”的形式連接，允許電流在兩個方向上流過電機。H橋驅動器廣泛應用於機器人、電動工具、汽車電動座椅和工業自動化等領域。

H橋驅動器擁有諸多優勢，比如可以雙向控製電機的正反轉，適用於需要頻繁變換轉動方向的應用；可以通過脈寬調製（PWM）技術精確控製電機速度；可以通過同時導通對角線的開關使電機快速停止（短路製動）；還有結構簡單、成本較低等優點。

H橋qiao驅qu動dong器qi是shi一yi種zhong靈ling活huo且qie高gao效xiao的de電dian機ji控kong製zhi解jie決jue方fang案an

，通tong過guo合he理li選xuan擇ze和he設she計ji可ke以yi實shi現xian對dui直zhi流liu電dian機ji的de雙shuang向xiang控kong製zhi和he速su度du調tiao節jie，提ti高gao係xi統tong的de性xing能neng和he可ke靠kao性xing。WT文曄結合當前市場，重點推薦一款具有集成電流檢測功能的業界超小65V、3.8A雙通道有刷或單通道步進電機驅動器解決方案 MAX22203。

MAX22203是一款雙通道65V、3.8AMAX H橋驅動器，提供PWM輸入和高精度的電流驅動調節（CDR），集成的CDR可以限製有刷直流電機的啟動或停止其電流
，或控製步進點擊操作的相電流。每個H橋都可以單獨控製，並且具有0.3Ω的超低典型RON（高側+低側）

，可實現高驅動效率和低發熱。MAX22203可用於驅動兩個有刷直流電機或單個步進電機。

電橋輸出電流由無損耗集成電流檢測（ICS）功能進行檢測，無需使用體積較大的外部功率電阻（對於此功能通常是必要的），並與可配置的閾值電流（ITRIP）進行比較。通過將外部電阻連接到引腳REFA和REFB
，可以為兩個全橋獨立設置ITRIP閾值。

每個H橋的最大輸出電流為IMAX = 3.8A，並受過流保護（OCP）電路限製。可以為非常短暫的瞬變驅動該電流，旨在有效驅動小電容負載。用戶可配置的最大電流調節閾值為ITRIP_MAX = 3A。在標準JEDEC 4層板上，每個H橋的最大RMS電流（IRMS）為2ARMS。最大RMS電流可能受到散熱考慮因素的限製，並取決於應用的熱特性（PCB接地層、散熱器

、強製通風等）。

MAX22203具有過流保護（OCP）
、熱關斷（TSD）和欠壓閉鎖（UVLO）功能。每次檢測到故障條件時，都會激活一個開漏低電平有效nFAULT引腳。在熱關斷和欠壓鎖定期間，驅動器為三態
，直到恢複正常工作為止。該期間采用小型TQFN38 5mm x 7mm封裝。


綜上所述，ADI運動控製解決方案憑借其先進的技術和卓越的性能，滿足了工業自動化
、智能製造和物聯網領域的嚴格要求。通過創新的StealthChop2斬波技術和高精度電流控製
，確保無噪音運行和優異的電機扭矩控製。TMC4671伺服控製器和MAX22203 H橋驅動器的高效動態響應和精確電流調節，使其在各種高要求應用中表現出色。

此外，文曄與ADI長期合作
、chixuchuangxin。tongguotigongquanmiandejishuzhichihedingzhihuadejiejuefangan
，wenyebujinbangzhukehuyingduidangqiandejishutiaozhan，haiweiweilaidejishujinbuheshichangxuqiutigonglejianshidezhichi。xiangxinpingjiegaoxiao、精確和可擴展等領先特性
，ADI運動控製解決方案將在推動行業技術創新和發展中繼續發揮重要作用。

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