BLDC驱动电路架构介绍：新应用推动高集成化趋势

相比传统有刷电机，无刷直流电机（BLDC） 省略掉了电刷和换向器的结构，能够实现更高的机械能转换效率、更长的寿命以及更低的维护成本。长期以来，BLDC广泛应用在工业自动化、新能源车、家用电器、航空航天等领域，市场规模不断增长。

进入AI时代，BLDC发挥优势的空间更大，在AI服务器散热系统、智能工厂产线以及智能机器人等高端应用中，BLDC的渗透率快速提升。与此同时，配套的控制芯片也正迎来需求增长，在利好传统芯片大厂的同时，也将给本土芯片企业的份额提升和技术发展创造机会。

BLDC控制方案的芯片组成

典型的BLDC控制方案包含主控芯片、驱动芯片、位置传感芯片、电源管理芯片以及MOSFET等，以下方案图可见最为重要的主控（MCU）、驱动芯片、MOSFET及霍尔传感器等部分，由6个N 沟道功率 MOSFET 构成三相全桥，由MCU输出信号，控制MOSFET的开关，实现电机控制的作用。

基本的BLDC控制电路示意 来源：互联网

电路主要部分包含：

1. 主控芯片（可包含MCU、MPU、FPGA等）

作为整个系统的控制中心，负责执行电机控制算法（如磁场定向控制FOC、六步换相法等）、处理传感器数据、生成PWM信号、实现电路保护功能等。

2. 驱动芯片（DRIVE）

将主控芯片（MCU等）输出的PWM信号放大，以驱动功率MOSFET；提供电气隔离，保护主控芯片不受高电压或大电流损毁；根据主控芯片的指令，控制MOSFET的开关状态，实现电机换相；控制死区时间，确保同一相的上下桥臂MOSFET不同时导通引发短路。

3. MOSFET

作为电路开关，执行电机控制，通过开关动作实现电机的换相和速度控制。主控芯片于驱动芯片通过控制MOSFET的开关动作，可以调节电机绕组中的电流，从而精确控制电机的速度和扭矩。

4. 电流传感芯片

用于测量电机绕组中的电流，帮助微MCU调整PWM信号，从而精确控制电机的速度和扭矩。

5. 位置传感芯片（霍尔传感器等）

用于检测电机转子的实时位置，这是实现电机换相控制的前提，根据传感器提供的转子位置信息，MCU提供信号，控制相应MOSFET的开关状态。霍尔传感器是常用的位置传感器，通过检测磁场的变化，将磁场方向变化信号转化为高低电平信号输出，从而确定转子的位置。

6. 电源管理芯片（PMIC）

为整个系统提供稳定的电源，包括为主控芯片、驱动芯片和其他外围电路供电。

7. 通信接口芯片

实现系统与外部设备的通信，如通过 SPI、I2C、UART 等接口与上位机或其他控制器进行数据交换。但目前高集成化的MCU能够将接口电路容纳在内。

BLDC控制方案的集成化趋势

顺应市场需求，BLDC的控制方案持续向高集成化发展，特别是AI相关的服务器、机器人应用以及汽车等，更加重视系统的紧凑程度，从而要求BLDC控制方案具有更高的集成度，并满足更高的能耗与环保要求。

1.硬件层面的高度集成

单芯片解决方案：当前的趋势，是将电路中的主控、驱动器、MOSFET等部分集成到单一芯片中。例如，TI的MCF8316C-Q1和MCT8315A芯片，集成了半桥驱动、FET、保护功能及预编程的FOC算法，无需外部MCU即可实现电机控制，显著减少了布板空间。

国内厂商如元能芯的All-in-One系列，甚至将MCU、栅极驱动、MOSFET及LDO通过先进封装整合，解决散热和体积问题。灵动微的MM32SPIN023C内置位高精度ADC、运算放大器、比较器及三相驱动电路，简化了信号采集与处理流程。中微半导体的CMS32M65系列则集成差分PGA和DAC，进一步优化了成本敏感型应用的设计。

2.控制算法的硬件化与模块化

算法固化与硬件加速：为应对FOC（磁场定向控制）等复杂算法对算力的高需求，厂商通过硬件加速单元降低CPU负载。

例如，航顺的HK32M060内置电机加速单元（EMACC），直接以硬件执行FOC运算，提升响应速度。峰岹科技的FU6812L采用专用电机引擎（ME）处理FOC运算，而8051内核仅负责参数配置，实现高效分工。

无感控制技术的普及：无传感器FOC算法逐渐成为主流，减少了霍尔元件依赖并简化布局。例如，峰岹的FT8213Q支持无感FOC，集成驱动MOS和保护功能，适用于紧凑型设备。这种趋势推动芯片厂商在硬件层面集成更多无感控制所需的信号处理模块。

3.功能模块的垂直整合

电源与保护功能集成：现代BLDC驱动芯片不仅整合驱动与控制，还内置过流、欠压、过温等保护电路。例如，领芯微的LCP037A系列集成预驱动模块和LDO，提供多重保护机制，降低系统故障风险。

接口与通信协议的扩展：为适应智能化需求，芯片集成I2C、SPI、UART等通信接口，并支持PWM、模拟信号调速。例如，凌鸥创芯的LKS32MC038Y6P8B支持多协议调速，便于与上层控制系统交互。

4.未来趋势：智能化与系统级封装（SiP）

智能化控制：芯片设计逐渐融入自适应算法和实时数据反馈功能，例如通过AI优化电机运行策略，用于预测性维护和故障检测，提高电机驱动的可靠性和效率。

SiP技术应用：通过系统级封装整合MCU、驱动和功率器件，兼顾性能与灵活性。例如，TI的部分产品采用多芯片模块（MCM）技术，平衡集成度与散热需求。

5.市场驱动与行业应用需求

成本与能效压力：BLDC在新能源汽车、家电、工业自动化等领域的渗透率提升，推动了对高性价比、小体积方案的需求。根据Grand View Research数据，2030年BLDC市场规模预计达308.6亿美元，年复合增长率6.5%。集成化设计通过减少元件数量和开发周期，显著降低系统总成本。

政策与环保要求：各国能效标准加速了高效电机的替代进程。集成化芯片通过优化能效（如降低热损耗）和兼容第三代半导体材料（如SiC/GaN），助力电机系统满足更高环保要求。