車輛中心 國際合作部/產業發展課 黃樑傑

電源管理主要管控系統電源供應，其功能對於電子產品穩定性和效率具極大影響力。電子元件IC應用初期以消費性電子應用為主，隨著IC發展趨於成熟穩定，也漸開始應用於馬達電源管理IC以提升馬達效率。依照美國能源統計局調查，全美有將近50%的能源由馬達消耗，因此，若馬達效率能夠提升，必然對於全球環保有莫大的助益。有鑑於此，下文將針對馬達IC元件之應用趨勢、市場發展及廠商動態作簡略之介紹。

電源管理IC元件可大致分成幾項元件，分別為電壓調整(Voltage Regulators)、訊號界面(PM Interface)、標準/特殊應用電源管理(PM ASIC/ASSP)、整流與電源二極體(Rectifiers and Power Diodes)、閘流體(Thyristors)及功率電晶體(Power Transistor)，如表1所示。

馬達控制IC的發展

隨應用積體電路 (application -specific IC, ASIC)技術的發展，複雜的類比與數位電路問題已可由基本電路細胞(basic circuit cell)與製程技術改善解決，以快速與低廉的方式完成特殊功能的IC。在馬達應用方面，由於車用馬達需搭配高電流與大電壓，因此在高頻開關式電源需要的功能會較強大，目前產品方向是往積體化方向發展，也就是IC需可以穩定性輸出電流，並且可負載電流的急劇變化，而要達成這些目的，則需要大面積的晶圓來達成，如何在功能與成本之間達成平衡點將是未來IC設計業一大考驗。
　

無刷直流馬達控制IC的電路架構

馬達的主要機構可分為三部分：馬達、驅動器與微控制器，其中驅動器IC以絕緣柵雙極電晶體（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）和大功率金屬氧化物半導體場效電晶體（Power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，POWER MOSFET）為主，可用來驅動馬達，關鍵在於IC電流負載大小；微控制器可控制馬達動作，關鍵在於控制精準度，一般而言，馬達控制器泛指驅動器與微控制器的組合。

無刷直流馬達的控制架構有兩種控制模式：霍爾元件（Hall components）和無感測模式（sensorless mode）。馬達設計初步以建立晶片設計的流程與環境為首先要務，先設計標準模式的無刷直流馬達控制晶片，再發展無感測模式控制晶片，最後再整合IC通訊介面並調整控制晶片的設計。

微控制器大都為嵌入式DSP控制晶片的設計，除擁有DSP強大的數位信號處理能力之外，也可經由特殊的電路設計符合特定的功能應用需求，因此近年來發展迅速，已成為解決即時控制的一種主流方法，目前已有多家半導體公司投入馬達控制專用的DSP 晶片，例如TI (TMS320F240)、Analog Devices (ADMC300)、Hitachi (SH7045)、NEC (UPD78F0988)、Motorola (68H908MR24)、Mitsubishi(M30624FG)等公司。TI是目前DSP領先者，本身經由併購它家IC公司，在產品發展上同時擁有類比與數位IC 的發展，由此可知DSP、類比控制IC、功率IC的設計方向將朝向整合的方向發展。

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