在6月26日，充电头网举办了2024电动工具新技术线上研讨会，旨在深入了解各大芯片企业对电动工具领域的最新技术和解决方案，参会者们通过在线平台聚集一堂，共同探讨未来电动工具发展的关键技术趋势。

在本次研讨会中，上海晶丰明源半导体股份有限公司李四龙为我们讲述了凌鸥MCU电动工具整体解决方案。

晶丰明源成立于2008年，总部位于上海，并于2019年在科创板上市。公司专注于模拟芯片设计，特别是电源管理和控制芯片的研发与销售。

2023年，晶丰明源控股了南京凌鸥创芯电子有限公司，后者是一家专注于电机驱动芯片设计的公司，已经在电动车、大家电、清洁工具、电动工具和汽车电子等市场占据了较大市场份额。

南京凌鸥目前主要有三条产品线，首先是MCU产品线，包括03x、05x、06x、07x、08x和45x等系列产品，目前各系列均已稳定出货。其次是get driver驱动产品线，涵盖了半桥驱动、全桥驱动、低压驱动和高压驱动等，支持广泛的电机驱动选型。第三条产品线是电源及功率器件产品线，包括AC-DC电源、DC-DC电源和IPM等。

以上产品图谱展示了南京凌鸥MCU产品的多样性，包括由8英寸和12英寸制程的多个系列，其中03、05、06、08系列为8英寸制程，07和45系列为12英寸制程，涵盖了M0内核和M4内核架构的芯片，MCU主频从48MHz到192MHz不等。目前，公司主要推广的是03和07系列产品，前者主频为48MHz，性价比高，后者为96MHz，资源更为丰富。

在车规级应用上，晶丰明源的产品通过了ACQ100认证，包括AT039、AT086、AT089和AT085等芯片，支持LIN通信和CAN通信。这些产品广泛应用于电动汽车的风扇、空调摆风口、油泵、水泵等电机驱动相关的应用中。

凌鸥的MCU采用了MCU加DSP双内核架构。DSP部分主要用于增强运算速度，FOC电流内环可以在1.2μ秒内完成。

其次，凌鸥的产品普遍具有较高的主频，超过了市场上大部分主流的MCU，一般的MCU主频为72MHz或48MHz，凌鸥M0内核的MCU产品主频普遍为96MHz，M4内核的45系列更是达到了192MHz。

另外，产品的ADC具备高速双路同步采样能力，采样率可达到三兆以上。内部集成的千分之五电压基准源，采样精度高。

针对电机控制的需求，产品内部集成了仪表级全差分可编程增益放大器，可使电流采样更为精确，能处理正负电流信号，非常适合于FOC的控制。

此外，MCU支持硬件SIN、COS、ARCTAN和SQRT运算，显著加快了运算速度。

产品内部集成了比较器，支持逐波限流功能，差分运放支持mos内阻采样，千分之五内部电压基准源采样精度高，内置的中心点虚拟电路可以节省外部虚拟电路，从而为客户节省成本。

凌鸥的07系列产品在之前MCU+DSP的内核基础上增加了CLU模块，DSP提升运算速度，CLU增强了各模块之间的相互联动能力，使芯片在使用时更加灵活方便。

凌鸥的MCU产品结合了高速运算、精准采样和灵活配置的特点，适用于多种应用场景，特别是在电动工具领域，推出了集成度更高的LKS32MC034FLF6Q8B芯片，034F内部集成了三个自举二极管，内置了5V LDO和反电动势检测电阻，用户可以在做方波驱动时可以节省外部的反电动检测电阻，节省了更多的布板空间和元器件成本。内部集成的预驱电压范围更宽，从4.5伏到20伏都可以正常使用。

在控制算法方面，凌鸥的研发团队已经开发出20多种产品级控制算法，包括直接闭环零速启动、启动扭矩缓升、电机堵转不失步，可以通过高频注入实时探测转子位置等特点。

凌鸥的解决方案覆盖多个领域，主要包括电动出行（如电动车、三轮车、滑板车）、清洁电器（吸尘器、扫地机器人）、高速风筒、汽车电子、电动工具、风扇和大家电等，可以为客户提供更优质的服务和多种应用的整体解决方案。

凌鸥构建了完整的生态体系，从产品选型到开发设计再到量产，为客户提供一条龙服务，凌鸥拥有专业的销售顾问和FAE支持团队，提供方案评估服务，确保客户得到最佳的解决方案。

此外，代码库支持超过二十种产品级方案，可供客户进行二次开发。产品也通过了Class B和Class C等安全认证。技术交流方面，可通过微信和21IC论坛提供技术支持和交流平台，帮助客户解决问题和分享经验。

这款图形化工具是凌鸥开发的调试工具，能方便工程师的开发调试。它具有高速数据采集、曲线和数据同步滚动以及触发功能，类似于示波器的功能，在产品开发时能帮助工程师捕获数据，准确查找异常点。同时凌鸥秉持开放包容的态度，友商的MCU产品也可以使用该工具。

凌鸥的产品包含了从DC电源到MCU驱动再到功率器件等电机驱动主要的元器件，配合公司多个领域的产品级算法，可以为客户提供一站式解决方案。

晶丰明源的IC设计团队位于南京凌鸥，晶圆制造在上海华虹，封装测试在华天、通富等大型封装厂，能够确保产品质量，具有可靠的供应链和品控保证。

下面看看南京凌鸥针对电动工具的整体解决方案。目前工具市场主要包括电动工具和园林工具两大类，其中电动工具包括枪钻、电锤、角磨机、电扳手等，园林工具则包括割草机、打草机、吹草机、电动剪刀等应用。

在控制方案方面，目前市面上主要采用的是无感方波控制，部分产品会用无感FOC控制。

现在详细介绍凌鸥的一款BLDC方案的特点：

首先，该方案是基于磁饱和效应法的静态初始位置检测，启动时无噪音，定位准确度高，非常适合电动工具这种凸极率比较高的电机。

其次，采用ADC模式加CMP模式的双模式控制方式，低速时使用ADC模式，高速时使用CMP模式，可以实现更好的控制效果。

另外，这些方案算法支持大转矩启动，并且低速长时间堵转时能够保持位置不丢失，媲美有感的产品。此外，针对低速稳定运行的需求，凌鸥进行了特殊处理，使电机在低速运行时更加稳定。

在硬件电路设计方面，凌鸥的BLDC方案内部集成了两路比较器，通常情况下一路用于过零点检测，另一路可以用于硬件过流。比较器内部集成了虚拟中心点，可以节省外部虚拟中性点电路。

此外，芯片的某些端口同时集成了ADC功能和比较器功能，支持ADC模式和比较器模式的灵活切换，这样不仅节省了外部电路，也提高了系统的整体性能和稳定性。

内部集成可编程运算放大器，不需要外部偏置电路，可以直接读取电流信号。

由上图看出，硬件设计非常简洁，因为内部集成了多种功能模块，比如自举二极管、反电动势采样电阻，5V LDO等，这使得布板更加简单，同时也节省了BOM成本。

关于BLDC控制算法，凌鸥采用六脉冲定位算法进行初始位置检测，这种方式无噪音且启动成功率较高。定位后，可直接进入闭环启动，支持大转矩启动。

在低速情况下，插入180度反向脉冲来抵消部分正转时的扭矩，从而实现超低速稳定运行功能。

支持长时间堵转不丢失转子位置信息，而且堵转无噪音，效果媲美有霍尔。

此外，采用低速ADC模式运行，在超过设定转速门限后可以切换到比较器模式，实现无缝切换。

在比较器模式下，电转速可达到15万转以上，支持电机超高速运行，能通过软件调整超前角度，特殊的消隐处理使过零点判断更准确。控制方面做了顺风起、软硬刹车、速度环、电流环等功能，适用于多个领域的应用。

上图是一款方波+FOC方案，在相同硬件上，可以实现方波和正弦波双模式运行，低速时使用方波以提高启动成功率和扭矩，高速时使用正弦波运行可以减小噪音和转矩波动。

无感FOC方案目前主要用于部分打草机和割草机的应用上，目前已实现稳定量产。该算法启动成功率高，电机在堵转时能持续输出扭矩并且不反转，观测器的收敛速度更快，启动时间更短。此外，方案使用MOS内阻采样，显著节省了两个到三个采样电阻，符合园林工具对成本的要求。

充电头网总结

晶丰明源通过控股南京凌鸥创芯电子有限公司，大幅提升了在电机驱动芯片设计领域的市场份额。南京凌鸥的三条主要产品线——MCU产品线、get driver驱动产品线和电源及功率器件产品线，在电源管理和电机驱动技术方面有着深厚积累，具有20多种产品级控制算法，其BLDC解决方案，采用先进的控制算法和硬件设计，具有集成度高，电路精简，成本效益高等优势。适用于电动工具、大家电、清洁工具、汽车电子等多种应用场景，通过采用这些方案可显著提升了产品性能和用户体验。