伺服電機和無刷電機的主要區(qū)別

近年來，隨著集成電路、電力電子技術和交流可變速驅動技術的發(fā)展，各類電機驅動技術都有了突出的發(fā)展。

其中，無刷電機（Brushless Motor）和伺服電機（Servo Motor）是兩種最常見的電機驅動類型，它們在設計、控制和應用方面有一些區(qū)別。

直流無刷電機通過接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產生連續(xù)轉矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調整轉速；提供保護和顯示等等。

伺服電機系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。其中伺服電機可以控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機的應用范圍為如機床、印刷設備、自動化生產線等對工藝精度、加工效率和工作可靠性等要求相對較高的設備。

以下是它們之間的主要區(qū)別：

一、組成不同

伺服電機包括一個電機、一個編碼器和一個控制器組成。編碼器給出反饋信號，控制器接收反饋信號并控制電機轉速、方向和位置。控制器可以直接編程，以便更好更精確地控制電機。

而直流無刷電機只包括一個無刷電機和一個控制器?？刂破鹘邮蛰斎胄盘柌⒖刂齐姍C旋轉、停止和反轉。

因此，伺服電機具有更完整的閉環(huán)控制能力，可以更準確地定位。

二、工作原理的不同

無刷直流電機的工作原理與傳統(tǒng)的直流電機相同，都是使用直流電磁場相互作用的原理來實現(xiàn)電機的運轉。但是，與傳統(tǒng)的直流電機不同的是，無刷直流電機采用永磁體作為轉子，使用電子控制器改變轉子上的磁場方向，從而控制電機的運轉速度和方向。

伺服電機的工作原理則是通過接受外部控制器發(fā)出的電脈沖信號來改變電機的位置和轉速?？刂破鲿㈦娒}沖信號傳輸給電機，控制電機的轉子轉動一定的角度，以使電機的輸出角度精確控制在給定范圍內。

三、控制方式的不同

伺服電機和直流無刷電機都非常容易控制，但是伺服電機可以更好地控制電機的位置和速度。因為伺服電機有反饋機制，可以在很短時間內調整電機的位置和速度，以達到更精確的控制。伺服電機可以在工作過程中實現(xiàn)高速、高加速度和高精度的運動。

而采用開環(huán)控制的直流無刷電機可以通過直接改變電源電壓和電流來實現(xiàn)速度和方向的控制，也可以使用電子控制器來調節(jié)電機的轉速，這可能導致其在位置控制方面不如伺服電機精確。盡管可以進行反饋控制，但精確性和控制能力有限于閉環(huán)控制。

四、性能特點不同

直流無刷電機：可靠性高，穩(wěn)定性好，適應性強，維修與保養(yǎng)簡單；耐顛簸震動，噪音低，震動小，運轉平滑，壽命長；不產生火花，特別適合爆炸性場所，有防爆型；根據需要可選梯形波磁場電機和正弦波磁場電機。

交流伺服電機：無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養(yǎng)要求低。定子繞組散熱比較方便。慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。適應于高速大力矩工作狀態(tài)。

五、應用場景不同

無刷直流電機適用于需要高速轉動、需要力矩平穩(wěn)控制、精度要求相對較低的場合。如自行車、電動工具、家用電器等。

伺服電機則適用于要求高精度、高速度和高度控制精度的應用場合。如工業(yè)機械臂、數控機床、機器人、服裝機械、印刷設備、模具加工、飛行器、航天器等。

總的來說，無刷直流電機和伺服電機在機械制造、自動化控制等領域有著廣泛的應用。無刷直流電機可以簡單地通過改變電壓和電流來控制，但伺服電機需要專門的控制器進行控制。在選擇電機時應根據應用場景的要求選擇合適的電機，以實現(xiàn)更好的性能和控制。

作為國內領先的高性能MCU研發(fā)企業(yè)，先楫半導體芯片產品可應用于工業(yè)自動化中的編碼器和伺服驅動器領域，先楫HPM6000系列芯片產品采用全新的RISC-V芯片系統(tǒng)架構定義、全新CPU內核、大量自主創(chuàng)新的IP設計，以及完整的配套生態(tài)，打造出了高性能的國產MCU系列，使我們的客戶可以在不必增加成本和功耗的前提下，滿足更高效的工業(yè)控制，更豐富的顯示功能和更強大的數據處理要求。

下列為先楫半導體在電機驅動領域的一些主控芯片與方案：

HPM5300

HPM5300是先楫半導體面向工業(yè)自動化、新能源及汽車電子三大應用領域推出的一款高性能運動控制微控制器產品。

HPM5300支持雙精度浮點運算及強大的 DSP 擴展，主頻 480MHz，達到甚至超越國際主流高性能 MCU 產品，滿足大多數應用場景下的開發(fā)需求。

目前，HPM5300系列產品已經廣泛應用于工業(yè)自動化中的編碼器和伺服驅動器，新能源中的微型逆變器，汽車電子中的 IMU、ECU 和汽車座椅門控模塊等產業(yè)中。

HPM6700/6400

先楫主打產品HPM6700/6400系列不僅擁有816MHz的主頻、還有LCD驅動、2D圖形加速、JPEG解碼、音頻輸入等多媒體外設，具備17個串口、雙千兆以太網等通訊外設，還具備4組電機控制模塊，能輸出32路PWM輸出、接4個編碼器，可以完成單芯片驅動4個電機?？梢詫崿F(xiàn)LCD顯示、音頻信號處理、數據轉發(fā)透傳、電機控制等功能，主要應用于工業(yè)自動化、電機控制、電源管理、物聯(lián)網等領域。

HPM6750系列芯片支持4套電機控制單元，每個單元包括1個PWM定時器，一個正交編碼器接口，一個霍爾傳感器接口和1個互聯(lián)管理接口，配合片上提供的數模轉換ADC模塊和ACMP等外設，可以實現(xiàn)同時控制4個電機。包含1個同步定時器，可以用于4套電機控制單元間進行同步，實現(xiàn)HMI與四軸伺服運動控制，無需總線通信反饋與交互控制，片內完成所有數據采集、處理和顯示，對伺服控制和四電機的同步控制效率大大提高。

磁編碼器方案

主控芯片：先楫HPM5300系列

方案特點：

分辨率：17b

支持最高轉速：6000RPM

支持增益偏差校正

支持溫漂補償

支持掉電多圈保存

支持Offset校正

先楫優(yōu)勢：

高算力：480MHz

2 X 16b ADC

輸出協(xié)議豐富

片內可編程運放，支持差分輸入

低功耗：1.5uA

小封裝：QFN 48

應用場景：伺服驅動器、機器人等

旋變硬/軟解碼方案

主控芯片：先楫HPM5300和和HPM6000系列

方案特點：

硬解碼：RDC硬件支持快速的旋變解碼

軟解碼：成熟方案，使用HPM5000~6000

16b ADC帶來更好的解碼性能

高算力、高主頻帶來解碼低延時

豐富的編碼器接口和協(xié)議，可以統(tǒng)一編碼器平臺，如磁編、光編和旋變等

先楫優(yōu)勢：HPM5300系列可結合QEO和SEI，可以支持多種方式輸出，如Tamagawa、EnData、正交脈沖等。

應用場景：工況或環(huán)境惡劣的電機驅動，如

新能源車：電機驅動

CNC機床、磨床等

單芯片4軸驅顯一體伺服方案

主控芯片：先楫HPM6000系列

方案簡介：四軸伺服解決方案采用高性能的 HPM6750 作為主控，單芯片實現(xiàn) HMI 與四軸伺服運動控制，穩(wěn)定性好、響應速度快、控制精度高，無需總線通信反饋與交互控制，片內完成所有數據采集、處理和顯示，對伺服控制和四電機的同步控制效率大大提高。

方案特點：

816MHz 主頻控制器，性能強悍

多伺服電機控制，高精度位置控制

集傳感器數據采集、顯示、交互、多電機控制于一體

相比模塊化的伺服控制系統(tǒng)，方案性能和效率大大提高

應用場景：多軸協(xié)同場景，如

機器人：工業(yè)機器人、SCARA機器人

機床加工、伺服方案

審核編輯：湯梓紅