隨著電機驅動的發展，市場對電機驅動出現了新的要求--更安全（運行穩定，故障率低）、更環保（高效率，低功耗），以及更智能（算法先進，易于使用）。以往，電機驅動采用分立分案設計，電路板包含了前置邏輯、MOSFET驅動、時鐘、電源管理、溫度傳感器、保護電路、電源控制、比較器、參考電壓等若干子電路（圖1）。這樣，電路板一來尺寸大，二來安全性也不高。

　　前不久，德州儀器（TI）推出了一款24V三相無傳感器BLDC電機驅動器DRV10983.德州儀器中國區市場開發高性能模擬產品業務拓展經理信本偉介紹說，現在很多電機應用要求體積越來越小，要求將MCU和驅動電路（包括各種保護電路）全部集成并做到電機里，這也是電機未來的發展方向。

　　圖1：傳統分立式電機驅動解決方案需要超過100個晶體管、數字門電路、放大器、LDO、溫度傳感器和保險絲。

　　德州儀器電機驅動器產品種類豐富（包括步進電機驅動器、有刷直流電機驅動器、無刷直流電機驅動器、螺線管驅動器以及霍爾效應傳感器IC等），有著超過15年的設計經驗；以客戶定制的形式廣泛應用于硬盤、光驅、噴墨打印機、數碼相機、汽車工業等行業中。德州儀器在2010年成立了電機驅動事業部（MDBU），開始進軍大眾市場。

　　信本偉指出，將電機驅動做成高集成度的解決方案，將驅動器、MOS管、保護電路、控制開關、算法全部集成在一起，這樣做的好處是：1、減小PCB尺寸，縮減BOM;2、因為集成度高，所以可靠性得到提升，整個電路的一致性非常高；3、客戶無需分立方案設計，直接用一顆IC就可以進行產品設計。此外，TI所有的電機驅動產品都提供了完全保護，包括過流/短路保護、過熱保護、欠壓閉鎖，以及擊穿保護等。

　　在保護方面，與地、電源或線圈之間的短路等情況都需要做過流保護。不同于電流調節電路，TI產品包括另外一個保護電路“ILIMIT”。ILIMIT是個比較復雜的硬件電路的算法。通過減小功率管的柵極電壓，其電源漏極電阻會增加，從而限制通過的電流。在這方面，TI產品具有約100ns的快速響應時間。每個功率管都需要單獨的保護機制，同時需要能迅速對過流情況進行反映，又不能有誤判。分立器件的保護電路一般只管總的一級，單一功率MOSFET管燒掉不會保護，待第二個MOSFET燒掉時才動作為時已晚。

　　TI的電機驅動系列DRV88xx在完全短路時，回路電流能在約400內恢復到9A，同時輸出級在約3μs后被關斷。如果稍微關慢一點，9A意味著電機和后面的電路將全部燒掉。

　　DRV88xx中集成的保護還包括欠壓閉鎖、擊穿保護和熱關斷等功能。欠壓閉鎖--芯片自行持續監測供電電壓值，當電壓過低時將輸出端設置成高阻抗狀態，確保H橋能夠正常運作。擊穿保護--同一個半橋的高低側絕不允許同時打開，為了避免此現象的發生，高側關斷和低側導通之間人為地增加一段延時（停滯時間）。停滯時間越長H橋接的運作越安全，但同時線性度和效率也越差。熱關斷--過度發熱，熱沉不足。環境溫度過高等都可能對芯片造成損害。TI芯片內部集成了多個熱感應器來持續監控溫度、當芯片溫度上升到過熱的閾值時，H橋將被設置成高阻，微步進細分也將被重置。TI的部分產品在熱關斷之前可以先進行預判，預判溫度一般比熱關斷閾值低20℃~30℃。

　　在工藝方面，TI電機驅動的RDSON能做到100mΩ以下，而其他廠商很多都只能做到200mΩ~300mΩ。內阻越小功耗就越低，在休眠的狀態下漏電的可能性就越小。另外是PowerPad，芯片底部有個散熱片，直接貼在PCB上，靠背面的地（銅箔）做散熱，這樣就可以節省散熱片的使用。

　　在算法方面，TI有個Kilby實驗室，該實驗室里有很多專門做電機的專家，研究處理算法。DRV8818不管是在做全步步進、1/2細分、1/4細分，還是在做1/8細分的時候都非常均勻。此外，TI的步進電機驅動器擁有較同類產品更小的過零失真和電感放電失真，這意味著更小的轉矩紋波，更平滑的電機運轉。

　　最新的DRV10983的一個應用是廚房用的排氣扇。以前廚房排氣扇采用交流電機設計很簡單，但是功耗很高。現在市場上都在用24V的三相無傳感器電機，一是電機成本并沒有升高，二是能效控制非常好，而且可以做無極調速。同時它會提供詳細的報告，比如是否堵轉，電源是否過壓/欠壓等。

　　信本偉透露，現在很多風扇類的廠商都在考慮使用這個方案。因為現在國家對能效比提出要求，所以未來交流轉直流一定是電機的發展趨勢。如果采用三相帶霍爾的設計會很麻煩，因此現在基本上廠商會選三相無霍爾的設計。同時，做三相最基本的方法是每相120°，這種方法一是穩定性不好，二是有噪聲。TI的180°三相正弦控制算法在相與相之間有重疊區，轉起來會很平穩，能夠實現靜音工作。此外，DRV10893內部集成了可編程轉換配置文件、IPD、Align+Go、正向和反向啟動、可調節通信角度、同步整流、高級轉子鎖定保護等功能（圖2）。

　　圖2:24V三相無傳感器BLDC電機驅動器DRV10983。