拆解一款電動(dòng)新風(fēng)口罩，順藤摸瓜淺析一下電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片

飛利浦電動(dòng)新風(fēng)口罩ACM055，元器件是如何選型的？經(jīng)拆解后發(fā)現(xiàn)，該產(chǎn)品使用了新唐的8位嵌入式MCU芯片N76E003AQ20作為主控，圣邦微的SGM41562A充電IC和芯源的MP3414A同步升壓芯片，內(nèi)置了曙鵬科技295mAh 3.8V鋰電池；雖然風(fēng)扇電機(jī)型號(hào)未知，但采用了晶致AM2355N風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。晶致AM2355N是一顆三相無傳感器直流風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，通過PWM信號(hào)控制轉(zhuǎn)速，支持鎖定檢測(cè)，過熱關(guān)斷，過電流保護(hù)和正反轉(zhuǎn)控制，與單片機(jī)一起精準(zhǔn)控制著電動(dòng)口罩新風(fēng)系統(tǒng)的工作。

圖1、飛利浦電動(dòng)新風(fēng)口罩拆解圖（圖源：我愛音頻網(wǎng)）

馬達(dá)/電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片原理根據(jù)各種類型的馬達(dá)大不相同。馬達(dá)/電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片一般指集成有CMOS控制電路和DMOS功率器件的芯片，利用它可以與主控、馬達(dá)和增量型編碼器構(gòu)成一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片可以用來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)、交流電機(jī)或繼電器等感性負(fù)載。電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的應(yīng)用范圍十分廣泛，包括驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)、步機(jī)電機(jī)、機(jī)器人舵機(jī)、電腦打印機(jī)與繪圖儀等。

圖2、不同馬達(dá)及其驅(qū)動(dòng)芯片原理

據(jù)了解，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片領(lǐng)域，長期由德州儀器、意法半導(dǎo)體、亞德諾、東芝、英飛凌、賽普拉斯、安森美、羅姆、埃戈羅、松下、恩智浦、微芯、邁來芯等國際原廠主導(dǎo)，國內(nèi)芯片公司起步較晚，市場占有率尚低，但近年來涌現(xiàn)出晶致、普誠科技、寬誠、峰岹、蘭科、矽塔科技、禹創(chuàng)半導(dǎo)體、禾潤、中微愛芯、瑞盟、矽源特、數(shù)明、艾為、天德鈺、菉華、圣邦微、靈動(dòng)微、澎湃微、中科微、華之美半導(dǎo)體、智浦欣、芯朋微、思泰迪、必易微、巴丁微、富滿、拓爾微、率能半導(dǎo)體、信路達(dá)、航林、瑞納捷、燦瑞、芯進(jìn)、國民技術(shù)等國產(chǎn)芯片原廠，這里面有賣單顆電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的，也有集成在MCU里的Turnkey方案。

馬達(dá)/電機(jī)在生活中隨處可見，玩具、風(fēng)扇、電吹風(fēng)、榨汁機(jī)、咖啡機(jī)、吸塵器、筋膜槍、電動(dòng)牙刷、電動(dòng)工具、智能鎖、智能手機(jī)、無人機(jī)、伺服器、風(fēng)機(jī)、新能源汽車等，這些產(chǎn)品需要選擇合適的馬達(dá)/電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)芯片，這里給出一些到電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的選型參考。

1、晶致(Amtek)

2、矽塔科技(SYTATEK)

3、普誠(PTC)

4、寬誠(KCS)

5、蘭科(LANKE)

6、中微愛芯(I-CORE)

7、圣邦微(SGMICRO)

8、安趨(I-DRIVER)

9、巴丁微(BD MICRO)

10、峰岹(FORTIOR)

以上10家芯片原廠的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選型表，僅是九牛一毛。各類電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)中，工程師還得做以下關(guān)鍵考慮：

1. 電機(jī)類型、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。對(duì)于單向的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，只要用一個(gè)大功率三極管或MOS直接帶動(dòng)電機(jī)即可，當(dāng)電機(jī)需要雙向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以使用由4個(gè)功率元件組成的H橋電路，通過改變流入電機(jī)的電流方向從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。如果需要調(diào)速，可以使用三極管，MOS等開關(guān)元件實(shí)現(xiàn)PWM(脈沖寬度調(diào)制)調(diào)速。（PWM控制通常配合橋式驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電機(jī)兩端的電壓成比例，而電機(jī)兩端的電壓與控制波形的占空比成正比，因此電機(jī)的速度與占空比成比例，占空比越大，電機(jī)轉(zhuǎn)得越快，當(dāng)占空比α＝1 時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大）

2. 設(shè)計(jì)適合的PWM調(diào)速的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)芯片選型得注意以下性能指標(biāo)：

1) 輸出電流和耐壓，它決定著電路能驅(qū)動(dòng)多大功率的電機(jī)。

2) 效率，節(jié)省電源同時(shí)減少驅(qū)動(dòng)電路的發(fā)熱。可以從保證功率器件的開關(guān)工作狀態(tài)和防止共態(tài)導(dǎo)通(在需要設(shè)計(jì)為H橋時(shí))入手。

3) 對(duì)控制輸入端的影響，是否使用隔離式驅(qū)動(dòng)IC。

4) 對(duì)電源的影響。

5) 可靠性。在系統(tǒng)應(yīng)用中，由于門極驅(qū)動(dòng)連接著邏輯控制單元與功率變換單元，門極驅(qū)動(dòng)芯片的穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性起著至關(guān)重要的作用。

因此，不同的應(yīng)用場合，采用不同的驅(qū)動(dòng)方案是必要的。