在自動化控制領域，電機產品隨處可見，不管是家用電器、機器人，還是新能源汽車等，但凡涉及運動控制，都會有電機的影子。

電機種類也多種多樣，根據不同的應用場合，有不同的電機方案可供選擇，如無刷電機、有刷電機、伺服電機、編碼器電機等。用戶也可以根據其實際應用需求，去選擇合適的電機解決方案。

在2025慕尼黑上海電子展期間舉辦的國際電機控制與驅動技術論壇上，ADI Trinamic產品線經理高偉以《ADI Trinamic讓伺服系統開發化繁為簡》為題，分享了ADI Trinamic在電機控制領域最新的產品和技術方案。

為何選擇ADI Trinamic電機和運動控制解決方案？

目前，單一設備中的電機數量正逐步增加，有些設備中的電機數量甚至已經超過了100個。那怎樣對如此多的電機產品進行控制呢？高偉表示：“傳統的做法是每五個電機用一個FPGA來控制，但這種做法會導致整個系統復雜性增加，因為除了每五個電機需要一個主控，上端還有一個MCU來進行全局控制，這又需要非常繁瑣的軟件。”

ADI的Trinamic電機和運動控制解決方案所具有的以下幾個特點，就可以很好幫助應對上述問題。一是ADI的Trinamic電機和運動控制解決方案在將運動控制集成在硬件中，這樣可以大大減少實時關鍵型軟件、開發、認證和維護工作。同時，該方案具有透明且可重復的定位和斜坡技術，參數也可實時更改。FOC和步進電機優化的閉環，可大幅提高效率與可靠性。

二是先進的驅動與診斷技術。高度集成的先進驅動器和控制器反饋，有望降低系統復雜性和成本，同時提高系統性能和可靠性；三是電機和運動控制解決方案技術棧。高度集成的運動控制器和驅動器的SoC模塊，適合小功率電機。即貼即用智能SoM，包括總線通信協議棧；四是評估和軟件環境。ADI提供一站式TMCL-IDE中央評估與測試環境，用于評估套件、模塊和智能電機。同時，利用開源評估和參考設計，可減輕設計壓力；最后一點是ADI在電機和運動控制領域數十年的設計經驗，已經濃縮成先進的專用標準產品。通過定制產品，積累了深厚的領域專業知識和緊密的合作伙伴關系，使ADI在早期階段就可為客戶提供支持。

目前，ADI在電機運動控制領域可涵蓋的電機類型包括步進電機、無刷直流電機、有刷直流電機，以及電磁閥。

伺服電機驅動控制方案

針對伺服電機開發，比較簡單的一種控制方式是六步換相，它具有算法簡單的優點，但它的力矩波動比較大，效率比較低。還有一種方式是直接扭矩控制（GTC）。但使用比較多的控制方式還是FOC。高偉表示：“FOC是一種開源的算法，實現起來比較復雜，而且開源算法中還會面臨很多陷阱。”

所以，選擇用硬件來實現FOC，可以很好克服上述問題。因為，用硬件實現FOC不需要寫復雜的代碼，同時可以自由選擇MCU和工具鏈的種類，更重要的一點是，還可以實現高載波頻率，從而可以控制低電感的電機。

基于此，ADI推出了其旗艦型產品基于硬件FOC的TMC966x單片伺服驅控芯片。TMC9660是該系列中的一款產品，具有非常高的集成度，它集成了除功率管以外的所有開發伺服電機驅動控制所選的所有部件，如門驅動、SoC算法以及運放等，其電壓驅動范圍為4.7V-70V，可以用來開發步進伺服電機、直流伺服BLDC/PMSM，以及直流有刷伺服，包括直線或旋轉伺服電機的驅動控制系統。

TMC9660包含了一個智能柵極驅動器，基于硬件的FOC和伺服電機控制器（包括速度環、位置環、加減速規矩曲線），電機位置反饋接口（ABN數字增量、霍爾和絕對值編碼器反饋接口），一組用于電流檢測的模擬信號出來單元（可編程的運放CSA和ADC）和一個電源管理單元（PMU）。通過高速UART或SPI與上位處理器進行通信。嵌入的預編程32位處理器，可支持對電機控制外設的直接寄存器訪問或更高級別的參數模式訪問。

在反饋方面，如果采用SoC控制，則少不了編碼器反饋。反饋除了增量反饋之外，另一種是絕對值反饋。絕對值反饋的一個特點是具有很多不同的協議，傳統上，需要在FPGA總專門針對絕對值協議進行解碼。ADI提供的TMC8100則將絕對值解碼這一操作集成在一顆IC中，可覆蓋市面上主流的絕對值協議。

TMC8100集成了可編程高性能串行通信引擎，提供高達16Mb/s的同步和異步數據傳輸。TMC8100控制器可用作協議的總線控制器，也可用作帶串行外設接口(SPI)或通用異步收發器(UART)接口的外設。它可在頻率高達128MHz的內部系統時鐘和2.5V至5V單電源電壓范圍內工作。TMC8100控制器非常適合用于工業制造、機器人/協作機器人和自動導引車輛(AGV)的等領域。

步進電機控制技術

同時，高偉也分享了ADI在步進電機控制方面的一些先進技術。首先是先進的斜坡技術。區別于市面上其它運動控制技術，ADI將運動控制集成在驅動端，即把原來在MCU側實現的一些軌跡曲線，下沉到驅動端，這樣可以實現非常好的動態效果。

除此之外，針對驅動這一塊，ADI也積累了很多專利技術，如CoolStep?技術，在沒有編碼器的情況下，可以實現電機電流、自適應負載的動態調節；StallGuard?技術則將電機作為傳感器，實現力矩檢測。另外，可實現步進電機低噪聲運行的StealthChop? PWM斬波技術。這些技術都有利于實現電機設計的小型化，同時提高電機的控制性能。

ADI的TMC5240是一款帶集成運動控制器的智能步進驅動器，它將上述這些先進技術集成在一個IC上，可節省超過60%的空間，出色的電流控制可消除步進電機運行噪聲。與市面上的其他解決方案相比，效率提升接近2倍。

智能電磁閥驅動技術

MAX22216/17則是ADI的一款智能串行控制電磁閥驅動器，它集成了四個可編程半橋,電壓最大36V,每路半橋最高可提供1AFS電流,通道并聯后電流最大3.2A。高偉表示：“MAX22216/17可實現很多比較高級的控制方式。如在單端應用時，可以對使用單端驅動還是低端驅動進行配置，同時也可以對斜率進行配置，因為斜率會影響到一些干擾。”MAX22216/17還集成了電流的閉環控制，它可通過比例積分完成電流控制。

系統級解決方案

除了提供芯片級產品外，ADI也提供系統級解決方案。高偉表示：“ADI會提供一些模塊級方案，其中已經集成了硬件和軟件，對于電機控制部分，用戶不需要自己再去進行開發，只需要通過軟件將我們的模塊方案集成到他們的系統中就可以了。”如此次在慕尼黑電子展上展出的一款只有郵票大小的MotionCookie解決方案，它面向步進電機和BLDC，并集成了豐富的接口，可以滿足小尺寸解決方案的需求。

結語

在自動化控制領域邁向高效化、智能化的進程中，電機作為核心執行單元的重要性與日俱增，而復雜的多電機協同控制與多樣化場景適配需求，正推動行業尋求更簡潔、可靠的技術突破。

ADI憑借在電機控制數十年的經驗積累，可以提供全棧式的解決方案，包括IC、片載系統、模塊、一體機，以及軟件和工具等，持續滿足包括工業制造、機器人、新能源汽車等領域對電機控制的不同需求，幫助行業客戶更快、更方便地開發相關產品，占據市場優勢。