FPGA精锐尽出

[导读] 工业马达为全球电力耗能最大的元兇，更是国际上主要能源效率管制对象；因此为了提升工业马达能效，工业市场中最普遍使用的三相交流感应马达已不敷使用，取而代之的则是BLDC及PMSM马达，为此，DSP及FPGA厂商已使出浑身解数，瞄准不同的应用市场及需求推出解决方案，期能抢攻高效率工业马达商机。关键词：工业马达工业控制FPGADSP

工业马达虽仅占全球马达使用量的一小部分，不过因耗电量惊人，已使其成为国际上马达能源效率主要管制对象（表1）。据了解，以一个11千瓦（kW）、效率为IE3的工业感应马达而言，当该马达每年运转四千个小时，并连续运转20年之后，其初始购买成本仅占马达生命周期的2.3%，而后续须付出的能源使用成本占马达生命周期的比重则高达96.7%，耗电量极为惊人（图1）。

图1　感应马达产品生命周期成本分布　资料来源：国际能源总署

全球能耗之首　工业马达蕴藏庞大节能潜力

若以功率别来区分的话，功率小于0.75kW或低于1马力（hp）（约746瓦）的马达都称为分数马达（FHP）。分数马达通常被用于汽车、暖气、通风、冷却、办公室机械等装置内的低电压电源系统应用；而根据Global Industry Analysts在2013年7月的统计指出，分数马达于全球使用中之马达的市占率约为87.1%。

然而，成长潜力最为可观的则是整数马达（IHP）。工研院IEK节能技术研究部能源研究组产业分析师黄雅琪表示，整数马达功率约在0.75kW、1马力以上，其最常使用于工业领域，约占整数马达市场九成，因此又可称其为工业马达；虽然整数马达于全球使用中之马达市占率约为12.9%，不过其占全球马达能源消耗比重却高达87.7%，代表工业用马达耗电量惊人，蕴藏着极大的节能潜在机会。

市调机构Global Industry Analysts于2013年7月发布的市场报告指出，由于2014年全球经济景气复苏，工业马达市场规模可达263亿5，000万美元，相较于2013 年，年成长率达6.1%；而预计至2018年产值将达333亿6，000万美元，每年以5？6%的年成长率稳定发展（图2）。

图2　2014～2018年工业马达市场成长分析　资料来源：工研院IEK

另一市调机构Transparency Market Research则表示，由于工业应用领域正逐渐将传统电动马达汰换成高效节能马达，因此工业用的整数马达将为整体马达市场贡献极大的成长动能。此外，美国及欧洲国家为了鼓励工业部门及早将低效率马达汰换成高效率方案，因而祭出许多奖励政策，这也将驱动工业应用领域对于高效率整数马达的需求。

针对蕴藏如此丰富节能潜力的工业马达市场，半导体元件商自然不会错过此商机；如因应工业自动化风潮，市场上对于工业伺服控制系统（Servo Control System）的需求亦跟着水涨船高，亚德诺（ADI）即特别锁定工业伺服控制系统市场，推出以安谋国际（ARM）Cortex-M4为核心的混合讯号处理器，抢攻工业伺服控制马达商机。

瞄准工业伺服马达商机　ADI Cortex-M4处理器来势汹汹

图3　亚德诺马达电源控制市场部经理于常涛表示，工业伺服控制系统的特色在于须提供整个伺服系统闭环路控制，因此对于马达控制的精准度要求较高，如控制核心须能全面支援嵌入式类比前端与混合讯号处理器。

亚德诺马达电源控制市场部经理于常涛（图3）表示，在工业自动化浪潮推波助澜之下，市场上对于机械、电子、通讯、控制、资讯技术整合装置的核心—伺服控制系统的需求益发热切；而相较于对成本较为敏感的小家电、消费性应用市场，注重系统控制效能的伺服控制系统，则早已率先多时导入高效率的直流无刷马达 （BLDC）、步进马达，而观察伺服控制的未来趋势则能发现，永磁同步马达（PMSM）将成工业伺服控制领域新宠儿。

于常涛进一步指出，目前主要应用于工业界的伺服马达，其控制系统的特色在于须提供整个伺服系统闭环路控制，如扭矩控制、速度控制与位置控制等，因此对于控制系统的精准度要求较高，如控制核心须能全面支援嵌入式类比前端与混合讯号处理，且控制器周边的转换器、放大器、隔离器、功率元件等都须调校至符合闭环式电路对于系统精准控制的严苛要求。

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（责任编辑：HN666）

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