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STSPIN電池系列產品以微型、低壓、高能效搶占物聯網電機驅動市場

2017-04-25 20:17:58 未知

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DAVID LUCCHETTI先生出生于意大利，現今是意法半導體亞太區智能電源、IPAD、保護器件產品部市場應用總監，近日在北京的媒體分享會上，DAVID先生用中文分享了有關STSPIN家族產品信息。DAVID表示：“隨著電子產品不斷趨向智能化，需要交互、陪伴的功能日益增加，市場對馬達控制的需求越來越多，STSPIN系列低功耗微型電機驅動產品，能讓精密先進的電池供電設備變得更小、便攜性更強、續航時間更長”。

圖1：意法半導體亞太區智能電源、IPAD、保護器件產品部市場應用總監 DAVID LUCCHETTI

STSPIN家族產品

據DAVID介紹，STSPIN是目前全球銷售量最大的電機驅動產品系列，有超過125種直流有刷電機、直流無刷電機和步進電機的產品型號。ST提供的工業級產品，具有生命周期長、高功耗、散熱好且適合惡劣環境運行、工作溫度范圍較廣的特點。而微型低壓高能效電機驅動器，符合最嚴格的便攜和穿戴設備的技術需求。具有低功耗、小尺寸、高性能特性，將會促進電池供電物聯網硬件的廣泛應用。

STSPIN產品定位

圖2：STSPIN系列定位圖

STSPIN系列包括從STSPIN-電池（STSPIN220, STSPIN230、STSPIN240、STSPIN250）到STSPIN單片式多功能IC再到STSPIN系統級封裝。分別可提供功率從5W、100W到500W,具有最先進的BCD（Bi-polar、 CMOS、 DMOS）技術；有著目前業內最小的QFN 3x3mm 封裝；

這里DAVID先生著重介紹了去年ST針對IoT電池應用發布的幾款產品：

DAVID先生表示：“電機是諸多電子設備的核心組件，電機控制需要大量與電子工程相關的實際研發知識技能。在符合設計尺寸和功率預算要求下，在單片上集成邏輯單元和功率器件，是產品設計人員面臨的最大挑戰之一”。意法半導體STSPIN新驅動器芯片擁有低功耗、小尺寸、高性能特性，可簡化設計，縮短研發周期，超低功耗有助于延長電池供電產品的續航時間，這將促進電池供電物聯網硬件的廣泛應用。

● STSPIN220是步進電機驅動產品，可應用在對位置控制有高精度要求的場合，比如3D打印機、醫療設備。

● STSPIN230是針對三相無刷電機的驅動產品，ST是目前唯一一家可提供3*3QFN封裝，體積變得更小，同時大大地簡化客戶的設計，改善以往市場上用5個Ｈ橋來搭三個分立器件。適用于手持云臺或無人機小云臺。

● STSPIN240是針對直流有刷電機的驅動產品，在一個芯片里可以提供兩個直流有刷電機，客戶根據需要開啟一個或兩個電機，由于其體積較小，相對靈活，在玩具機器人等產品上得到很好的反饋。

● ST今年4月針對電流更大的應用市場，推出了STSPIN250有刷直流電機單片驅動器。關于為什么會推出一種比較傳統的電機，DAVID是這樣解釋的：“直流有刷電機控制最簡單，成本最低，市場需求量相對較高，尤其在消費類應用方面，由于其對壽命沒有特別高的要求，因此直流有刷電機是最好的選擇。”

STSPIN系統級封裝的演變

圖3：STSPIN系統級封裝的演變

為實現高集成度，STSPIN系統及封裝分兩種方式，一種是將驅動芯片和功率芯片封裝集成，稱之為POWERSTEP產品系列，如POWERSTEP01，由步進控制驅動加8個分立MOSFET組成，具有可編程、SPI界面和數字運動引擎。由于封裝上的優勢，可節省67%的PCB空間，滿足客戶對小尺寸的需求。適用于紡織機械、機器人焊接、工業條碼打印、工業推土機和攪拌器、縫紉機器等大功率應用領域。

圖4：將驅動芯片和功率芯片封裝集成的POWERSTEP產品

第二種是將MCU和驅動芯片集成在一起，稱為STSPIN32F0產品系列。是由MCU（STM32F0）加上3相半橋驅動組成，一個封裝，兩個DIE(集成電路)。使用ST自有MCU，與STM32生態系統完全兼容，集成了12V LDO & 3.3V DC-DC 穩壓器。優勢之一是快速設計，其次有著高可靠性和靈活的應用，第三是大大節省了空間，相比同行更有競爭優勢。可應用于無人機 (云臺和舵機控制)、機器手臂、電動工具、真空吸塵器、工業自動化和控制等領域，案例如下圖。

圖5：基于ST電機驅動方案的三軸無人機云臺開發套件

大眾市場生態系統

在談到生態鏈方面，DAVID表示，ST有強大的支持系統，在設計資源方面，包括ＤataＳheet、產品簡介、應用指南、用戶手冊、設計提示、設計筆記等；在硬件和軟件設計資源方面，ST可提供從固件，到軟件、評估板、開發套件、STM32 Nucleo 拓展板、Gerber文件、物料清單(BOM)等；以及各種形式的推廣和網站支持。

靈活多變的客戶服務

DAVID在回答記者提問時分享到，以上幾款STSPIN產品，即可以用在客戶的終端產品上，也可以當成一個模塊去使用，同時ST也會根據客戶的自身條件去提供相應的產品服務。

從產品本身來講，如果客戶對電機有很好的理解，ST可以提供純硬件產品供客戶去編程，實現對應的算法；如果客戶不具備或不需要具備電機設計人員，針對這類型的客戶，ST有高集成度產品比如Ｌ6470和Ｌ6472，此產品本身已集成了算法，只需通過SPI發相應的命令，便可以輕松實現電機的運轉。

從產品生態系統來講，ST可以提供多種評估板，再比如客戶要想實現一個系統的搭建，在不具備系統設計、硬件設計、軟件設計等情況下，從周期上和設計可行度上都比較困難。針對這樣的客戶，ST會提供不同的評估板，可以像搭積木一樣，模擬出一個系統。

圖6：X-Nucleo評估板

圖7：糖果機模型，基于STＭ32和Ｘ－Ｎucleo系列開發板

同時ST也會針對不同應用做相關設計，比如展示的這款3D打印機（如圖7）就有完整的參考版，所有的軟件、硬件可以免費從ST的網上下載。

圖7：3D打印機方案

強大的優勢

意法半導體（ST）有著近30年在電機領域方面的產品開發經驗，以及50年的封裝經驗，擁有自主研發生產的BCD（Bi-polar、 CMOS、 DMOS），此技術將模擬、數字及功率集成到一個芯片上，擁有從設計、應用、技術到生產可靠的自有供應鏈，ST廣泛且可拓展的產品陣營，從低到高功率的產品全面覆蓋，能夠驅動任何種類的電機的產品，以及完整且易用的生態系統。從最開始的晶圓設計、封裝設計到周圍的開發環境或配套的生態系統的設計，總的來說，ST就是利用這些強大的優勢來占領市場的。

最后，DAVID先生表示， ST會順應市場的需求，將產品做到更高的集成度、更小的體積，更低的功耗。繼續研發自有的ＢＣＤ技術，在未來，還會有第九代、第十代新產品面世。此次媒體見面會是DAVID先生第一次嘗試用中文分享，DAVID為自己以及STSPIN產品家族贏得了臺下陣陣掌聲……