整合電源管理與保護功能的馬達驅動器優勢

簡化車用與工業馬達控制設計。整合式馬達驅動器正在改變車用與工業馬達控制的設計方式。本文將介紹這類元件如何簡化設計、提升可靠性，並加快產品上市時程。

Microchip Technology Inc.
Shruti Lakdawala, 資深產品行銷經理
Jesse Nichols, 數位行銷經理

在快速發展的車用與工業市場中，體積小巧、高效率且可靠的馬達控制解決方案，已成為產品設計中不可或缺的一環。將重要控制與電源管理功能整合至單一精簡元件的馬達驅動器，可加快設計開發流程。

整合式馬達驅動器不僅能簡化系統設計、減少元件數量，也能提升可靠性與效能，而這些都是車身電子、機器人及工廠自動化等應用的重要考量。隨著車輛與工業系統日益複雜，整合式馬達驅動器在滿足空間、成本與能源效率等嚴格要求的同時，也能支援先進功能與連網能力，因此扮演著愈來愈重要的角色。

主要優勢

• 簡化設計並減少元件數量三相系統基礎晶片（System Basis Chip，SBC）馬達驅動器整合電源管理電路、PWM 控制器及電路保護功能，是微控制器的理想搭配元件。將更多類比功能整合至單一元件，可減少所需的外部元件，進而簡化 PCB 佈局、縮小整體解決方案尺寸，並有助於降低製造成本。

• 提升可靠性與成本效益較少的元件與互連意味著潛在故障點也隨之減少。整合式解決方案可提升系統可靠性，對車用與工業應用尤其重要。
• 最佳化通訊能力ATA6847L/P 等元件內建 LIN 收發器，可讓馬達驅動器直接與 LIN 匯流排通訊。LIN 匯流排廣泛應用於汽車車身電子網路，例如車窗升降器、座椅調整器及後視鏡控制等。
• 簡化認證與法規符合程序採用整合式解決方案，有助於更容易符合 AEC-Q100 等車用標準及EMC電磁相容性要求，因為元件是以單一裝置的形式完成設計與測試。
• 強化診斷與控制功能整合式解決方案通常提供故障診斷、電流感測及保護機制等進階功能。馬達控制器或 MCU 可透過 SPI 介面取得系統狀態並進行控制；對於 ATA6847L/P，ECU電子控制單元亦可透過內建 LIN 收發器進行遠端監控。

應用範例

• 車用車窗升降器、座椅調整器、後視鏡、HVAC 鼓風機馬達、燃油幫浦、冷卻風扇及動力轉向系統。
• 工業輸送帶、機械手臂、自動化機械、整合電源管理與通訊功能的系統、無人機，以及自動導引車（AGV）。
• 嵌入式與 IoT智慧農業: 例灌溉閥、餵料設備及遠端管理系統。

ATA6847、ATA6847L 與 ATA6847P SBC

ATA6847、ATA6847L 與 ATA6847P 是專為無刷馬達控制設計的三相無刷馬達閘極驅動系統基礎晶片（SBC），採用先進的絕緣層上矽（Silicon-on-Insulator，SOI）技術。搭配微控制器及六顆外部 MOSFET 功率電晶體，SBC 即可組成無刷直流馬達（Brushless DC，BLDC）控制單元。閘極驅動單元（Gate Driver Unit，GDU）可透過六組專用平行輸入個別控制。低側與高側閘極驅動採用電荷幫浦（Charge Pump），可支援 0% 至 100% 工作週期運作。

此外，SBC 還整合 5V 與 3.3V 低壓差穩壓器（LDO）、電流感測運算放大器、反電動勢（Back Electromotive Force，BEMF；電路圖中標示為 BEMF）偵測模組，以及視窗式看門狗。微控制器可透過 SPI 介面控制 ATA6847 與 ATA6847L。

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MCP8021/22：整合電源模組、Sleep 模式與運算放大器的三相 BLDC 馬達閘極驅動器

MCP8021/22 為三相 BLDC 電源模組，整合三組半橋式驅動器，可驅動三組外部 N 通道 MOSFET（NMOS）功率電晶體對。三組半橋驅動器可在 12V 下提供最高 0.5A 峰值輸出電流，用於驅動高側與低側 N 通道 MOSFET。驅動器內建直通（Shoot-Through）、過電流及短路保護功能。此外，元件新增 Sleep 模式，使「Key Off」狀態下的典型靜態電流（Quiescent Current）僅 5 µA。MCP8021/22 亦整合 3.3V 或 5.0V LDO 穩壓器，可為主控制器與周邊電路供電，並具備過溫感測器及可由使用者設定的功能。

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MCP8027：整合電源模組與 Sleep 模式的三相 BLDC 馬達閘極驅動器

MCP8027 為三相 BLDC 電源模組，整合三組半橋式驅動器，可驅動三組外部 N 通道 MOSFET 對。三組半橋驅動器可在 12V 下提供最高 0.5A 峰值輸出電流，用於驅動高側與低側 N 通道 MOSFET。驅動器並具備直通、過電流及短路保護功能。此外，元件亦支援 Sleep 模式，使「Key Off」狀態下的典型靜態電流低至 5 µA。

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若希望加快下一個馬達控制專案的開發進度，歡迎進一步了解 Microchip 的三相無刷馬達與閘極驅動器解決方案，看看這些產品如何在提升效能的同時，進一步簡化開發流程。