智慧馬達控制一應俱全 意法穩坐市場龍頭寶座

意法半導體台灣區總經理Giuseppe Izzo。

在全球積極發展智慧城市、智慧家庭的趨勢下，智慧元件都朝向低功耗的方向發展，尤其過去為人所詬病的馬達控制器，也必須兼顧能源效率的特色，才能符合世界潮流所需。

台灣在馬達產業向來在全球佔有一席之地，在智慧馬達世代來臨之際，業者勢必要提升自身研發能力，才能持續保有領導地位，搶下智慧設備帶來的龐大商機。

鑑於打造綠能城市已經成為世界潮流，身為全球半導體龍頭的意法半導體，特別在2014年12月2日舉辦馬達技術研討會，除介紹馬達驅動控制解決方案之外，也邀請專家分析馬達控制市場的應用趨勢，寄望能協助台灣廠商搶進商機新藍海市場。

意法半導體是全球最大半導體公司之一，近來每年業績都有非常亮眼的表現，2013年營收達到80.8億美元，目前全球員工人數約45,000人，分布在35個國家的79個營運據點之中，並且擁有12個晶圓製造中心，不僅可確保供貨無虞，還可提供合作夥伴非常完整的解決方案。

由於半導體產業競爭非常激烈，意法半導體打造了高達9,000人的研發團隊，多年來已經累積超過16,000個專利，2013年更有598專利正在申請之中。

意法半導體台灣區總經理Giuseppe Izzo說：「意法半導體產品線可分成嵌入式元件，以及感測、車載、電源控制等兩大類，許多產品都被大量應用在汽車、穿戴式設備、健康照護等產品中，我們在感測元件、智慧電源、車載系統、微控制器、消費性電子等領域有很好的表現，這也是全球智慧設備未來發展的重點，所以我們會全力提供合作夥伴所需的技術支援，攜手進攻難得一見的新商機。」

馬達控制器一應俱全  同步推出多種開發工具

耕耘智慧電源、馬達控制晶片多年的意法半導體，由於產品線非常齊全，無論是小功率設備，或者是專為2kV以上馬達設計的微控制器，所以向來是市場上最後歡迎的品牌。

意法半導體馬達控制解決方案最大特色，在電壓控制晶片方面，可提供先進多階微步進控制，IC設計人員可以依照應用程式需求，精準、流暢的控制馬達運作，讓智慧設備發揮預期的效果。此外，即便在電流控制器方面，則具備簡單易用，開放、彈性、可擴充的特性，讓企業原有的投資可以重複被利用，使得開發成本能大幅降低，亦能隨時依照市場需求開發出新商品。

意法半導體大中華暨南亞區行銷總監David Lucchetti解釋：「意法半導體在馬達控制器領域的產品很完整，大致上可以分成3大類型，首先是針對工廠自動化設備、辦公室自動化設備、收銀機、醫療、玩具等低功率產品，我們有xPIN系列的解決方案可以滿足合作夥伴的開發需求。

在工業應用、智慧家電、照明控制、濕度控制等中高功率設備，則有TD35X、L638x、L639x等三大系列產品，至於高功耗的工業設備、工廠自動化、車載系統等需求，也有gapDRIVE可以搭配使用，是業界少數能夠提供完整解決方案的供應商。」

有別於其他馬達控制器供應商，意法半導體不僅產品線非常齊全，更同步提供豐富而完整的開發工具，讓企業可以縮短新產品開發流程、降低研發成本，以最快時間搶進消費市場。

該公司提供的開發套件分成Evaluation board、X-NUCLEO board、Discovery board三大類，以最新推出xSPIN Discovery Kits為例，開發板上面預先整合STM32微處理器，可免去IC設計師額外連接微控制器的繁瑣流程，而且還可透過USB埠與電腦連接，直接將撰寫好的程式碼寫入晶片中，進行概念驗證與測試，是非常方便且使用的開發工具。

David Lucchetti表示：「意法半導體提供多元化的技術支援，除了有各種開發板可以選擇之外，也會在網站不定時公布技術新知、開發應用參考範例等等，對剛進入新產品開發階段，或者想瞭解馬達控制的設計師，都會有很大的幫助。」

集成式馬達控制器好處多  能免去繁瑣設計流程

隨著馬達製造技術不斷進步，訴求安靜、節能的無刷直流馬達，不僅成為智慧型家電的最佳選擇，更是主打中高階市場的精密機械廠，提高產品品質的最佳選擇。

市面上生產馬達控制元件的廠商不少，所以要驅動馬達運作的難度不高，只是若想要做到可精準控制電壓、電流值，讓智慧家電、工業設備能依照預期目標運作時，便得要花很多時間在微控制器、MOSFET與IGBT等電源週邊元件的搭配，以及相關參數調整與校調上，對多數智慧設備製造商來說是一項很大的挑戰。

意法半導體技術行銷經理林進裕說：「智慧設備製造商多半都是專注在應用情境發想與設計上，而非馬達本體的控制與調整。有鑑於此，我們針對低電壓、低電流的智慧型設備，推出預先把微控制器、MOSFET與IGBT等元件整合於一體的集成式馬達控制解決方案，並且由意法半導體研發團隊完成相關參數調整與校調，合作夥伴只需要告知要搭配的馬達形式，我們即可已提供最適合的解決方案。」

意法半導體的集成式馬達控制解決方案有PowerSpin、EasySpin、FlexSpin、DSpin、CSpin系列等等，每個系列功能與效能都有些許差異，如EasySpin在多階微步進控制功能之外，還具備可程式化、自動故障檢測的功能，至於屬於為高階設備設計的DSpin、CSpin系列，則在上述功能之外還加入完整斷電保護機制，可避免因為市電供應不穩發生設備故障的問題。

「除了集成式解決方案之外，對需要在高電壓、高電流環境中運作的智慧型設備，我們也有推出SmartDrive、gapDRIVE等解決方案。」林進裕指出：「考量要做好馬達控制需要專業知識，所以意法半導體也成立了一個馬達控制論壇，上面有很多寶貴資訊可以參考，當然若需要更多技術支援服務，亦可以跟我們聯絡。」

意法半導體在台灣除設有先進技術研發實驗室之外，也有完整的銷售與行銷團隊，可依照不同產業與應用情境，提供全方位的技術協助，協助合作夥伴縮短商品開發流程，將複雜的學習曲線降到最低。

馬達控制器供貨長而穩定  可應付各種惡劣環境

意法半導體能夠在馬達控制領域成為全球主要供應商，不光切入市場時間較早，更在於產品品質非常穩定，而且每個元件供貨時間都很長，對設備生命週期較長的工業設備客戶，完全不需要擔心會發生零件停產或停止供貨，能讓多年累積的研發成果獲得最佳回報。

意法半導體技術行銷經理原野表示：「至今仍然還有很多客戶持續向我們訂購10年前推出的第一代馬達控制晶片，關鍵就在於元件品質很穩定，即便在125度的高溫下，依然可以保持正常、穩定運作，因此合作夥伴可以專心在產品功能面的開發上。」

意法半導體針對低電壓、電流設計的xPIN系列，已經被廣泛使用在工業、醫療、玩具、辦公室設備、營業場所之中，例如舞台燈光、博奕機、印表機、掃描機、監控設備、售票機、ATM等等，其中有許多設備都是處於需24小時運作的環境中，因此對馬達控制元件的要求都非常高，正好也佐證意法半導體解決方案確實具備高可靠度、高穩定度等特性，足以應付非常惡劣的工業場所。

屬於入門級的PowerSPin系列，是採用極為優異的類比混合式訊號技術，是業界最先進的全整合式解決方案，非常適用於驅動具有微步進功能的雙相雙極步進馬達。該系列馬達控制器內建支援N通道MOSFET電源級整合雙全橋閘極驅動器，並內建非耗散性過電流保護功能。

其中，L6480馬達控制器具備獨特的電壓模式驅動模式，能針對BEMF、匯流排電壓以及不同的馬達繞組進行補償，因此能達到真正 1/128 微步進控制。

至於另一款，同屬PowerSPin系列的L6482馬達驅動器，則是採用全新的電流控制方法，具有1/16微步進的控制能力，其數位控制核心可產生使用者自定義的運動曲線，並可透過專用的暫存器組輕鬆編程加速度、減速度、速度或目標位置，比傳統電流控制方式精準。

「我們在馬達控制晶片中，加入很多其他廠商沒有的先進設計。」原野說：「例如在完善保護機制設計方面，無論是過熱熱、低匯流排電壓、過電流、馬達失速等等，我們都有設計多種情境設定電流保護跳脫點、失效時間、PWM 頻率等類等，達到保護設備的目的，能滿足最嚴苛的馬達控制應用需求。」

dSPIN系列功能先進  專為3A電流設備打造

前面提到的PowerSPIN系列，主要是針對應用環境較單純的直流微步進馬達設計，具有縮減覆蓋區和降低成本的優點，目有支援2.8A、1.4A等功率版本，以及SO、PowerSO、DIP、QFN等4種封裝規格可以選擇，足以應付各種組裝與功率處理需求。

至於dSPIN系列部分，則是針對需要3A電流才能運作的設備所設計，這是一款全整合式微步進馬達驅動器，配備運動引擎和 SPI介面，具有RDS(on) 功率級的特性，可以提供合作夥伴最完美的馬達控制表現。

dSPIN系列採用全新設計的數位控制核心，透過高速SPI介面與微處理器溝通，讓IC設計師能使依照不同使用情境下的需求，給予馬達目標速度、加速？減速、絕對和相對位置等參數，讓智慧設備能發揮原有的功能。dSPIN系列一共有兩款集成式解決方案，其中採電壓控制能力的L6470馬達驅動器，可以提供 128微步進的控制能力，在低速運作時具有低噪音與低振動的特點，能讓智慧設備走向輕巧、簡便的設計。

意法半導體FAE經理張文益解釋：「至於另一款L6472馬達驅動器，則是採用先進電流控制技術，透過整合式非耗散性電流感測元件即可做到電流控制，能提供高達16微步進的控制能力，內建自適性衰變功能技術，能減少電流漣波的影響。而且在馬達控制器中無需加入分流電阻，即可感測相位電流高低，並同樣具備完整過電保護功能，堪稱是最符合成本效益的解決方案。」

為了讓更多合作夥伴能夠善用L6470馬達驅動器的優異特性，意法半導體也以該晶片為核心，推出兩款專屬開發版STEVAL-PCC009V2、EVAL6470，其中STEVAL-PCC009V2預先整合微處理器，並且內建USB介面，可加速概念驗證的速度，對欲積極搶入智慧設備市場的台灣企業，堪稱是不可缺少的最佳開發套件。