近年來(lái)，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，各類電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)都有了突出的發(fā)展。

其中，無(wú)刷電機(jī)（Brushless Motor）和伺服電機(jī)（Servo Motor）是兩種最常見(jiàn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)類型，它們?cè)谠O(shè)計(jì)、控制和應(yīng)用方面有一些區(qū)別。

直流無(wú)刷電機(jī)通過(guò)接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來(lái)控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來(lái)控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。

伺服電機(jī)系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)(或給定值)的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。其中伺服電機(jī)可以控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)的應(yīng)用范圍為如機(jī)床、印刷設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線等對(duì)工藝精度、加工效率和工作可靠性等要求相對(duì)較高的設(shè)備。

以下是它們之間的主要區(qū)別：

一、組成不同

伺服電機(jī)包括一個(gè)電機(jī)、一個(gè)編碼器和一個(gè)控制器組成。編碼器給出反饋信號(hào)，控制器接收反饋信號(hào)并控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、方向和位置。控制器可以直接編程，以便更好更精確地控制電機(jī)。

而直流無(wú)刷電機(jī)只包括一個(gè)無(wú)刷電機(jī)和一個(gè)控制器。控制器接收輸入信號(hào)并控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)、停止和反轉(zhuǎn)。

因此，伺服電機(jī)具有更完整的閉環(huán)控制能力，可以更準(zhǔn)確地定位。

二、工作原理的不同

無(wú)刷直流電機(jī)的工作原理與傳統(tǒng)的直流電機(jī)相同，都是使用直流電磁場(chǎng)相互作用的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，與傳統(tǒng)的直流電機(jī)不同的是，無(wú)刷直流電機(jī)采用永磁體作為轉(zhuǎn)子，使用電子控制器改變轉(zhuǎn)子上的磁場(chǎng)方向，從而控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和方向。

伺服電機(jī)的工作原理則是通過(guò)接受外部控制器發(fā)出的電脈沖信號(hào)來(lái)改變電機(jī)的位置和轉(zhuǎn)速。控制器會(huì)將電脈沖信號(hào)傳輸給電機(jī)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，以使電機(jī)的輸出角度精確控制在給定范圍內(nèi)。

三、控制方式的不同

伺服電機(jī)和直流無(wú)刷電機(jī)都非常容易控制，但是伺服電機(jī)可以更好地控制電機(jī)的位置和速度。因?yàn)樗欧姍C(jī)有反饋機(jī)制，可以在很短時(shí)間內(nèi)調(diào)整電機(jī)的位置和速度，以達(dá)到更精確的控制。伺服電機(jī)可以在工作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)高速、高加速度和高精度的運(yùn)動(dòng)。

而采用開(kāi)環(huán)控制的直流無(wú)刷電機(jī)可以通過(guò)直接改變電源電壓和電流來(lái)實(shí)現(xiàn)速度和方向的控制，也可以使用電子控制器來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這可能導(dǎo)致其在位置控制方面不如伺服電機(jī)精確。盡管可以進(jìn)行反饋控制，但精確性和控制能力有限于閉環(huán)控制。

四、性能特點(diǎn)不同

直流無(wú)刷電機(jī)：可靠性高，穩(wěn)定性好，適應(yīng)性強(qiáng)，維修與保養(yǎng)簡(jiǎn)單；耐顛簸震動(dòng)，噪音低，震動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，壽命長(zhǎng)；不產(chǎn)生火花，特別適合爆炸性場(chǎng)所，有防爆型；根據(jù)需要可選梯形波磁場(chǎng)電機(jī)和正弦波磁場(chǎng)電機(jī)。

交流伺服電機(jī)：無(wú)電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。定子繞組散熱比較方便。慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。

五、應(yīng)用場(chǎng)景不同

無(wú)刷直流電機(jī)適用于需要高速轉(zhuǎn)動(dòng)、需要力矩平穩(wěn)控制、精度要求相對(duì)較低的場(chǎng)合。如自行車、電動(dòng)工具、家用電器等。

伺服電機(jī)則適用于要求高精度、高速度和高度控制精度的應(yīng)用場(chǎng)合。如工業(yè)機(jī)械臂、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、服裝機(jī)械、印刷設(shè)備、模具加工、飛行器、航天器等。

總的來(lái)說(shuō)，無(wú)刷直流電機(jī)和伺服電機(jī)在機(jī)械制造、自動(dòng)化控制等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。無(wú)刷直流電機(jī)可以簡(jiǎn)單地通過(guò)改變電壓和電流來(lái)控制，但伺服電機(jī)需要專門的控制器進(jìn)行控制。在選擇電機(jī)時(shí)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的要求選擇合適的電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)更好的性能和控制。

作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的高性能MCU研發(fā)企業(yè)，先楫半導(dǎo)體芯片產(chǎn)品可應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化中的編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域，先楫HPM6000系列芯片產(chǎn)品采用全新的RISC-V芯片系統(tǒng)架構(gòu)定義、全新CPU內(nèi)核、大量自主創(chuàng)新的IP設(shè)計(jì)，以及完整的配套生態(tài)，打造出了高性能的國(guó)產(chǎn)MCU系列，使我們的客戶可以在不必增加成本和功耗的前提下，滿足更高效的工業(yè)控制，更豐富的顯示功能和更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理要求。

下列為先楫半導(dǎo)體在電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的一些主控芯片與方案：

HPM5300

HPM5300是先楫半導(dǎo)體面向工業(yè)自動(dòng)化、新能源及汽車電子三大應(yīng)用領(lǐng)域推出的一款高性能運(yùn)動(dòng)控制微控制器產(chǎn)品。

HPM5300支持雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算及強(qiáng)大的 DSP 擴(kuò)展，主頻 480MHz，達(dá)到甚至超越國(guó)際主流高性能 MCU 產(chǎn)品，滿足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景下的開(kāi)發(fā)需求。

目前，HPM5300系列產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化中的編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)器，新能源中的微型逆變器，汽車電子中的 IMU、ECU 和汽車座椅門控模塊等產(chǎn)業(yè)中。

HPM6700/6400

先楫主打產(chǎn)品HPM6700/6400系列不僅擁有816MHz的主頻、還有LCD驅(qū)動(dòng)、2D圖形加速、JPEG解碼、音頻輸入等多媒體外設(shè)，具備17個(gè)串口、雙千兆以太網(wǎng)等通訊外設(shè)，還具備4組電機(jī)控制模塊，能輸出32路PWM輸出、接4個(gè)編碼器，可以完成單芯片驅(qū)動(dòng)4個(gè)電機(jī)。可以實(shí)現(xiàn)LCD顯示、音頻信號(hào)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)透?jìng)鳌㈦姍C(jī)控制等功能，主要應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、電機(jī)控制、電源管理、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

HPM6750系列芯片支持4套電機(jī)控制單元，每個(gè)單元包括1個(gè)PWM定時(shí)器，一個(gè)正交編碼器接口，一個(gè)霍爾傳感器接口和1個(gè)互聯(lián)管理接口，配合片上提供的數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC模塊和ACMP等外設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)控制4個(gè)電機(jī)。包含1個(gè)同步定時(shí)器，可以用于4套電機(jī)控制單元間進(jìn)行同步，實(shí)現(xiàn)HMI與四軸伺服運(yùn)動(dòng)控制，無(wú)需總線通信反饋與交互控制，片內(nèi)完成所有數(shù)據(jù)采集、處理和顯示，對(duì)伺服控制和四電機(jī)的同步控制效率大大提高。

磁編碼器方案

主控芯片：先楫HPM5300系列

方案特點(diǎn)：

分辨率：17b

支持最高轉(zhuǎn)速：6000RPM

支持增益偏差校正

支持溫漂補(bǔ)償

支持掉電多圈保存

支持Offset校正

先楫優(yōu)勢(shì)：

高算力：480MHz

2 X 16b ADC

輸出協(xié)議豐富

片內(nèi)可編程運(yùn)放，支持差分輸入

低功耗：1.5uA

小封裝：QFN 48

應(yīng)用場(chǎng)景：伺服驅(qū)動(dòng)器、機(jī)器人等

旋變硬/軟解碼方案

主控芯片：先楫HPM5300和和HPM6000系列

方案特點(diǎn)：

硬解碼：RDC硬件支持快速的旋變解碼

軟解碼：成熟方案，使用HPM5000~6000

16b ADC帶來(lái)更好的解碼性能

高算力、高主頻帶來(lái)解碼低延時(shí)

豐富的編碼器接口和協(xié)議，可以統(tǒng)一編碼器平臺(tái)，如磁編、光編和旋變等

先楫優(yōu)勢(shì)：HPM5300系列可結(jié)合QEO和SEI，可以支持多種方式輸出，如Tamagawa、EnData、正交脈沖等。

應(yīng)用場(chǎng)景：工況或環(huán)境惡劣的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，如

新能源車：電機(jī)驅(qū)動(dòng)

CNC機(jī)床、磨床等

單芯片4軸驅(qū)顯一體伺服方案

主控芯片：先楫HPM6000系列

方案簡(jiǎn)介：四軸伺服解決方案采用高性能的 HPM6750 作為主控，單芯片實(shí)現(xiàn) HMI 與四軸伺服運(yùn)動(dòng)控制，穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快、控制精度高，無(wú)需總線通信反饋與交互控制，片內(nèi)完成所有數(shù)據(jù)采集、處理和顯示，對(duì)伺服控制和四電機(jī)的同步控制效率大大提高。

方案特點(diǎn)：

816MHz 主頻控制器，性能強(qiáng)悍

多伺服電機(jī)控制，高精度位置控制

集傳感器數(shù)據(jù)采集、顯示、交互、多電機(jī)控制于一體

相比模塊化的伺服控制系統(tǒng)，方案性能和效率大大提高

應(yīng)用場(chǎng)景：多軸協(xié)同場(chǎng)景，如

機(jī)器人：工業(yè)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人

機(jī)床加工、伺服方案

審核編輯：湯梓紅