電機是驅動各類設備運轉的核心部件，廣泛應用于工業、交通、家電等領域。根據電流類型、結構原理以及應用場景等的不同，電機又可分為直流電機、交流電機、電磁式電機、永磁式電機，以及特種電機等。

其中，電磁式電機是依賴電磁感應實現能量轉換，典型的產品包括有刷直流電機；而永磁式電機的轉子采用永磁材料替代勵磁繞組，可以實現更高的效率，同時減少銅損和發熱，如無刷直流電機（BLDC）、永磁同步電機（PMSM）就是典型的永磁式電機。

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，來自TI的系統工程師Jenson Fang以題為《TI無刷電機驅動器技術和優勢》，分享了BLDC電機驅動器的架構和應用，以及TI針對這一電機產品種類所具備的技術優勢和一些集成策略。

電機典型應用領域及TI相應解決方案

典型的BLDC電機驅動器系統主要由四個部分組成，分別為控制器（MCU）、柵極驅動器（DRV）、功率級（MOSFET），以及電機。BLDC的主要應用領域包括工業、電氣、工廠自動化和控制、樓宇自動化，以及醫療等。

Jenson Fang表示：“TI針對上述這些應用領域，都能提供相應的電機驅動方案。尤其針對家電領域，目前應用于家電領域的電機產品的一個主流發展趨勢是小體積、高能效，以及靜音。這些趨勢也是TI目前主要研發的方向。”

如TI的DRV7308氮化鎵智能功率模塊(IPM)就能滿足家電市場對于小體積、高能效的需求。該款IPM集成了六只氮化鎵FET，憑借第三代半導體氮化鎵技術，它實現了前所未有的性能突破。工程師利用這款模塊可以實現99%以上的驅動器效率，顯著改善電機驅動系統的發熱問題。與現有的IGBT和MOSFET解決方案相比，DRV7308的功率損耗降低了50%，同時實現了業內較低的死區時間和傳播延遲，支持更高的脈寬調整開關頻率，從而有效減少聽覺噪音和系統振動。這款IPM同時也適用于工廠自動化等領域。TI希望通過將GaN芯片應用于電機驅動中，以達到更好的性能。

此外，針對需要更靜音需求的電機驅動器而言，TI也推出了全集成的電機驅動芯片，集成了包括MCU、驅動器、MOSFET器件，在實現靜音需求的同時，還可實現小尺寸和高能效。

針對工廠自動化領域，對于安全有著特殊要求。這就需要具備功能安全類型的電機驅動解決方案，而且這種安全不僅僅局限于電機驅動上，也對MCU有安全的要求。TI對此也能提供相應的解決方案。

Jenson Fang表示：“醫療領域和家電領域類似，也會有小體積、高能效等要求，TI也能提供很多類似的解決方案，以滿足不同領域的需求。”

汽車也是BLDC應用最廣泛的市場之一。目前，汽車領域也越來越追求更高能效、更小體積，以及更高可靠性。TI針對汽車的制動系統、車窗，以及通風扇等都可提供相應的解決方案。

TI電機驅動技術優勢

TI針對不同領域可以提供廣泛的電機驅動產品和解決方案，同時，這些方案也具備突出的特性和領先優勢。

據Jenson Fang介紹，TI的電機驅動可以分為許多不同的類型，主要有三種主流的電機驅動架構。最簡單的一類就是智能柵極驅動器，如TI的DRV8x系列，它不包含任何與控制相關的邏輯，如FOC等；第二類是集成FET的驅動器，也是一種低壓IPM，如TI的DRV831x系列，針對這一類產品，TI可以實現業界最高的功率等級；第三類則是集成控制相關的電機驅動器，即把常規電機所需要的控制算法集成到電機驅動芯片中，如TI的MCx系列。

以智能柵極驅動技術為例，它具有兩個突出的優勢，一是減少了電路板上多達12-24個無源器件，所有的外圍元器件所需要的外設全部集成到芯片端，這意味著在接外置MOSFET時，無需再接限流電阻或下拉電阻等外部元器件進行保護。二是，TI在每一個MOS管上都集成了一個VDS的過壓/過流檢測保護電路，這樣可以靈敏地檢測每一個MOS管的過流狀態。

集成控制優勢

目前，電機驅動控制朝著集成化的方向發展，即在一個芯片中集成MCU、驅動、MOSFET、電機控制算法以及各種環路。

Jenson Fang表示：“這種集成控制有很多優勢，一是功率可擴展；二是易于使用，包括無代碼FOC、使用EEPROM、GUI和EVM輕松調優電機；三是集成了包括LD降壓、FET、電流檢測等；四是有助于縮短產品上市時間，并降低最終產品開發成本。”

同時，集成控制方案還可以節省PCB面積和BOM，如常見的70W BLDC電機應用，采用集成式柵極驅動器方案的電路板尺寸和總元件數都較之分立式方案有了很大下降，減少多達70%的布板空間。此外，集成控制方案還具有出色的控制性能。

另外，由于無傳感器FOC算法性能高度依賴于電機電器和機械參數，因為電機參數可能會因制造容差、溫度等多種因素產生變化，而這些變化又會影響系統性能。因此，TI開發了電機參數提取工具（MPET），通過這一工具可以智能地提取電機的電阻、電感，以及反電動勢等參數，然后應用于電機驅動的FOC環路。這一工具集成在了TI的MCX芯片中。

當然，集成化的方案也會帶來熱方面的問題。BLDC電機驅動器中存在多種功率耗散來源，例如MOSFET開關損耗、MOSFET的Rds(on)、MOSFET的壓擺率等。功率損耗增加會使器件升溫，并導致器件無法按預期運行。TI通過啟用降壓穩壓器電源時序、提高MOSFET開關的壓擺率、降低PWM輸出頻率并將PWM調制方案配置為不連續空間矢量PWM調制，這樣可以盡可能降低芯片的功率損耗。同時，通過降低PWM輸出頻率、將PWM模式配置為單端模式并啟用ASR和AAR，可以更大限度降低芯片的功率損耗。

結語

電機作為驅動設備運轉的核心樞紐，其技術演進始終緊扣效率、體積、精度與可靠性的需求，而集成化與智能化正成為產業升級的關鍵方向。

TI在BLDC電機驅動技術上，通過第三代半導體氮化鎵技術與智能功率模塊的融合，不僅提升了驅動器效率，同時簡化了外圍電路、縮短了開發周期，為家電的靜音化、醫療設備的精密化、工廠自動化的安全化提供了適配性解決方案。

電機驅動技術正邁向“更小體積、更高效率、更智能控制”的全新時代，TI通過持續的架構創新與生態整合，讓每一臺電機都成為推動產業升級的動力單元，在工業、交通、醫療等多元場景中，續寫電能與機械能動轉換的無限可能。