>>征集 | 晒电机控制痛点与难题，一起寻求最优解！

EEWORLD社区

>>征集 | 晒电机控制痛点与难题，一起寻求最优解！ [复制链接]

 

ADI 痛点问题探索季

——第一站：征集 | 晒电机控制痛点与难题，一起寻求最优解！ 活动开始啦~

 

2025年春晚，最出圈当属穿着棉马甲跳秧歌的机器人”秧Bot”。转手绢、飞手绢、变换队形，精准度和稳定性甚至超越人类，这背后少不了电机控制技术。
为此，ADI 探索季邀您在活动帖跟帖，晒出在电机控制设计中的痛点和难点，ADI资深工程师将与您一道寻求解决之道。

 

活动时间：即日起——2025年3月26日

参与方式：

1. 浏览 >>活动页面资料，了解 ADI 电机控制 IC TMC9660 相关资料。

2. 更新个人信息，获取活动参与资格。

3. 在本帖下跟帖留言 晒出您在电机控制设计中的痛点和难点。优秀回帖将获得下方精美礼物！

温馨提示：

痛点问题可以为：芯片选型、效率优化、控制精度、抗干扰性、成本控制、算法、安全、电磁干扰、热管理、工具使用等开发相关内容。

跟帖留言请以技术问题为主，详述技术问题，尽量避免提及同类半导体厂商名称。

活动礼品：

   

 

小伙伴们快来跟帖参与活动吧！

qditz

       在日常工作涉及到的电机控制设计中，多种解决方案广泛应用于各种场景，但设计过程中仍存在一些痛点和难点。以下结合ADI设计实例，详细阐述这些挑战：

1. 高精度电流检测

• 痛点：电机控制需要实时监测电机绕组电流，以实现精确的扭矩和速度控制。然而，电流检测易受噪声、温度漂移和非线性影响。

• 难点：设计高精度、低噪声的电流检测电路，并确保其在不同温度下的稳定性。

• ADI解决方案：ADI的AD8418电流检测放大器具有高共模抑制比（CMRR）和低失调电压，适用于高精度电流检测。通过集成温度补偿电路，AD8418能在宽温度范围内保持稳定性能。

2. 高速PWM信号生成

• 痛点：电机控制依赖PWM信号调节电机电压和电流，但高速PWM信号易受开关噪声和电磁干扰（EMI）影响。

• 难点：生成高分辨率、低失真的PWM信号，并减少开关噪声和EMI。

• ADI解决方案：ADSP-CM40x系列处理器集成了高分辨率PWM模块，支持高达16位的PWM分辨率，结合ADI的隔离技术（如ADuM系列数字隔离器），有效降低噪声和EMI。

3. 实时控制与低延迟

• 痛点：电机控制要求实时性，尤其是高性能伺服系统，任何延迟都会影响控制精度和系统稳定性。

• 难点：实现低延迟的实时控制算法，并确保系统响应速度。

• ADI解决方案：ADSP-CM40x系列处理器具备高性能ARM Cortex-M4内核和硬件加速器，支持快速浮点运算，结合ADI的电机控制库，能实现低延迟的实时控制。

4. 温度管理与热保护

• 痛点：电机和功率器件在运行中会产生大量热量，过热可能导致性能下降或损坏。

• 难点：实时监测温度并实施有效的热保护策略。

• ADI解决方案：ADT7420高精度数字温度传感器提供±0.1°C的精度，结合ADI的电机控制算法，可实现实时温度监控和动态调整PWM信号，防止过热。

5. 多电机同步控制

• 痛点：在多电机系统中，同步控制多个电机具有挑战性，尤其是需要精确协调时。

• 难点：实现多电机的高精度同步控制，并确保系统稳定性。

• ADI解决方案：ADSP-CM40x系列处理器支持多通道PWM输出，结合ADI的同步控制算法，可实现多电机的高精度同步控制。

6. 电磁兼容性（EMC）

• 痛点：电机控制系统易受EMI影响，可能导致误操作或性能下降。

• 难点：设计符合EMC标准的系统，减少EMI影响。

• ADI解决方案：ADI提供多种EMC解决方案，如ADuM系列数字隔离器和低噪声电源管理IC，结合良好的PCB布局和屏蔽技术，有效提升系统EMC性能。

7. 系统集成与调试

• 痛点：电机控制系统涉及多个模块，集成和调试复杂。

• 难点：简化系统集成，提供高效的调试工具。

• ADI解决方案：ADI的电机控制开发平台（如ADSP-CM408F EZ-KIT）提供完整的硬件和软件支持，结合ADI的电机控制库和调试工具，简化系统集成和调试过程。

总结

       感谢eeworld给到的这个机会，可以和大家一起探讨电机控制设计中的痛点和难点，主要将用到的一些跟大家分享一下，有不对的地方还请不辞吝教，一起来应对设计中的挑战。

dukedz

这种芯片有几个痛点：

只接 spi 绝对编码器时，不知道支持哪些编码器型号和 spi 协议，也不知道怎么设置。

贵。

485 接口不支持广播同步多轴控制，建议使用 cdbus 协议，带仲裁，方便回复广播包。

liukong

抗干扰性角度：电机控制系统中，抗干扰性是保障系统稳定的核心，但面临诸多难题。 电机自身是强干扰源，运行时电磁能量转换产生复杂电磁辐射。如工业流水线，多电机协同，辐射交织干扰控制信号传输，导致信号畸变，电机转速控制失准，生产精度下降。 电源噪声影响显著。工业电网电压波动、有尖峰脉冲，经电源线路进入系统，干扰芯片和功率器件。像电机驱动芯片，电压波动会致逻辑误判，功率器件开关出错，甚至损坏。 电机机械振动也有干扰。风机、泵类设备中，电机高速旋转引发振动，传递到传感器和控制电路。如转速传感器因振动产生噪声，误导系统对转速的判断，影响控制精度与稳定性。 提升抗干扰性，硬件上需隔离控制电路与干扰源、合理布局元件、采用屏蔽罩；软件上要设计复杂滤波算法。但小型设备空间有限，难以实现理想隔离与屏蔽，且算法增加处理器负担、提升成本。如何在空间、成本限制下有效提高抗干扰性，是亟待解决的难题 。

jinyi7016

传统电机控制中，控制算法都比较复杂，需要大量的软件编程和调试，其实现方式，也是在MCU中进行软件算法实现。这就限于处理器的性能了，而且也要兼顾成本，高性能的MCU当然可以解决部分问题，但成本也会增加很多。

再加上软件算法的运行效率问题，受主频、外设与片上资源的限制，效率优化也是一个很漫长的过程。

现阶段对电机控制的精度要求、灵活性，动态响应的要求越来越高，尤其是电车汽车上电机控制的应用。传统的软件控制算法，尤其在动态性能方面，优化难度很大。开发的软件由于芯片资源的不同，往往换芯片后，要重新进行算法的优化。

所实现功能所需要的PCB面积也不小，MCU的外围电路、与控制芯片的各种接口电路，集成度很低。而且一旦出现问题，导致故障时，维护成本也比较高。

 

秦天qintian0303

        在高性能伺服电机驱动控制系统中，热管理是一个至关重要的环节。传统方案往往因为组件分散、散热设计复杂而导致效率低下，特别是在高负载、长时间运行的情况下，热积累问题尤为突出。这不仅影响了系统的稳定性，还可能缩短硬件寿命，增加维护成本。

        TMC9660作为一款高度集成的单片栅极驱动器和电机控制器IC，其内置的单电源Buck转换器在热管理方面展现出了显著优势。高度集成的设计使得芯片内部的热量分布更加均匀，同时减少了外部散热组件的数量和复杂度，从而降低了整体系统的热阻。此外，TMC9660的先进封装技术也进一步提升了散热效率，确保了在高功率密度下的稳定运行。

        针对热管理的痛点，TMC9660的优秀表现主要体现在以下几个方面：首先，其内置的降压转换器能够高效地管理电源，减少不必要的能量损耗，从而降低发热量；其次，高度集成的设计简化了散热设计，降低了系统成本；再者，TMC9660在硬件层面就考虑到了热管理需求，通过优化内部电路布局和封装结构，提升了散热性能。

        TMC9660在热管理方面通过高度集成、先进封装技术和内置降压转换器等手段，有效解决了传统方案中的热积累问题，为高性能伺服电机驱动控制系统的稳定运行提供了有力保障。这使得TMC9660在芯片选型时成为了一个值得考虑的优秀选项。

aaker

电机控制其实发展了这么多年，还是存在一些问题，比如

**1. 高频注入法在低转速工况下的稳定性问题**  
在使用基于高频信号注入的无传感器算法时，低转速或零速下信号信噪比显著降低，导致转子位置观测精度下降。电机参数（如电感、电阻）的温漂或老化会进一步影响高频响应特性，使得算法鲁棒性不足，易受负载突变干扰，造成转速波动甚至失步。  

**2. 复杂工况下的参数敏感性**  
永磁同步电机的控制性能高度依赖电机参数（如定子电阻、电感、永磁体磁链），但实际运行中参数会因温度、磁饱和等因素动态变化。传统观测器（如滑模观测器）对参数误差敏感，导致位置估算偏差，尤其在高速弱磁区域或大动态负载变化时，控制环路易失稳。  

**3. 电磁干扰（EMI）对信号采样的影响**  
电机驱动系统中的高频开关噪声（如PWM逆变器产生的共模干扰）会耦合到电流采样回路和位置解码电路中，导致采样值失真。若硬件滤波设计不当或软件滤波算法实时性不足，可能引发电流环振荡，甚至损坏功率器件。  

**4. 热管理设计与效率优化的矛盾**  
高功率密度电机系统中，IGBT/MOSFET的开关损耗与导通损耗需通过散热设计平衡。但在追求效率优化（如采用SiC器件）时，高频开关带来的EMI问题加剧，同时散热器体积受限，热仿真与实际工况的误差可能导致器件结温超限，影响可靠性。  

**5. 调试工具与实时性分析的局限性**  
现有调试工具（如基于JTAG的在线监测）在分析FOC算法实时性时，可能因采样速率不足或中断响应延迟，难以捕捉微妙级的时序问题（如PWM周期与ADC采样窗口的相位偏差），导致控制环路相位裕度不足，动态响应性能下降。  

以上痛点多集中在算法鲁棒性、系统噪声抑制、热效能协同设计等方向，需结合硬件优化与自适应控制策略进行综合改进。

crystal2k

在电机控制设计中，使用ADI的TMC9660电机控制IC时，会遇到以下痛点和难点：

1. 高精度控制需求

• 难点：电机控制要求高精度，尤其是在位置、速度和扭矩控制方面。TMC9660需要精确处理传感器反馈（如编码器或霍尔传感器）以实现闭环控制。

• 痛点：传感器信号噪声、延迟或分辨率不足会影响控制精度，导致系统性能下降。

2. 实时性要求

• 难点：电机控制对实时性要求高，控制算法需在极短时间内完成计算并输出控制信号。

• 痛点：处理器性能不足或算法复杂度过高可能导致延迟，影响系统响应速度和稳定性。

3. 热管理和功耗优化

• 难点：电机驱动时会产生大量热量，尤其在高速或高负载情况下，TMC9660需有效管理热量以避免过热。

• 痛点：散热设计不当可能导致IC过热，影响性能和寿命，同时高功耗也会增加系统成本。

4. 电磁兼容性（EMC）

• 难点：电机驱动电路易产生电磁干扰（EMI），影响其他电子设备。

• 痛点：EMC设计不当可能导致系统不稳定或无法通过相关认证。

5. 复杂控制算法实现

• 难点：TMC9660需支持复杂算法（如FOC），这些算法对计算资源和编程技巧要求高。

• 痛点：算法实现不当可能导致控制效果不佳，增加开发难度和时间。

6. 电机参数变化

• 难点：电机参数（如电阻、电感）随温度、老化等因素变化，影响控制性能。

• 痛点：参数变化可能导致控制效果下降，需设计自适应控制策略。

7. 多轴同步控制

• 难点：在多轴系统中，TMC9660需实现多轴同步控制，确保各轴协调运行。

• 痛点：同步控制不当可能导致系统振动或失步，增加控制复杂度。

8. 安全性和可靠性

• 难点：电机控制系统需具备高安全性和可靠性，防止过流、过压、过热等故障。

• 痛点：安全设计不足可能导致系统故障或损坏，增加维护成本。

9. 调试和优化

• 难点：电机控制系统调试复杂，需优化控制参数以实现最佳性能。

• 痛点：调试过程耗时，参数优化不当可能导致系统性能不理想。

10. 集成和兼容性

• 难点：TMC9660需与其他系统组件（如MCU、传感器、电源）集成，确保兼容性。

• 痛点：集成不当可能导致通信或性能问题，增加开发难度。

总结

TMC9660在电机控制设计中面临高精度控制、实时性、热管理、EMC、复杂算法实现、参数变化、多轴同步、安全性、调试优化及集成兼容性等挑战。解决这些问题需要综合考虑硬件设计、控制算法和系统集成。

blackbone

    咱先来说说电机控制里那些让人头疼的事儿。首先，电机类型可太多了，像直流电机、无刷直流电机、步进电机，每种电机的控制方式都不太一样，要是一个设备里用好几种电机，控制起来就特别麻烦。想要这么多种电机运行得又稳又准就得用一些复杂的控制算法，这对硬件要求很高，实现起来可不简单。还有，电机运行的时候得知道它的位置、速度这些信息，反馈回来的信号要能跟控制配合好，可不同的反馈设备接口、协议也不尽相同，很难协调。另外，电机控制里各个部分需要的电压、电流都不一样，还会受到电磁干扰的影响，电源管理要是没做好，整个系统都不稳定。电机控制部分还得和其他设备通信，通信接口也得能适配不同的设备，这也是电机控制的难点问题。

 

    仔细看了下 TMC9660 这芯片，它能同时搞定好几种电机的控制，不管是直流的、无刷直流的还是步进电机，用它一个芯片就行，不用再为了不同电机搭配不同芯片，省事多了。在控制算法这块，它把像磁场定向控制（FOC）这种复杂算法直接固化到硬件里去了，还有速度、位置和扭矩控制功能，电机控制变得简单又高效。在反馈方面它能接上霍尔传感器、编码器这些反馈设备，轻松获取电机的信息，实现精准控制。电源管理上，它自己带了电源管理单元，能转换出各种需要的电压，还能防止电压、电流出问题，保证电源稳定。通信也方便，SPI 和 UART 接口都有，能和各种设备 “无障碍交流”。而且这芯片配置和初始化也不难，用 UblTools 软件，通过配置文件就能轻松设置，还能把配置信息存起来，下次开机直接用。它还有好多保护功能，像过流、短路、欠压这些问题，它都能及时发现并处理，在复杂的环境里也能稳定工作，确实是实实在在的帮助工程师解决了不少问题。

sipower

作为一名刚入行的电机控制工程师，我在实际项目开发中深刻体会到这个领域的复杂性和挑战性。以下是我总结的几个典型痛点和难点并结合ADI的TMC9660芯片谈谈它的解决方案： ### 一、算法开发门槛高，调试周期长 刚接触电机控制时，FOC（磁场定向控制）算法让我头疼不已。数学建模、坐标变换、PI参数整定…每一步都需要深厚的理论功底和大量实验验证。传统方案中，工程师需要从零开始编写代码实现这些算法，光是电流环和速度环的调试就可能耗费数周时间。 **TMC9660的突破**： 它直接用硬件实现了FOC算法和伺服控制环路（包括位置/速度/扭矩环），甚至内置了8点加减速轨迹规划器。通过TMCL-IDE软件，只需配置电机参数和勾选预置算法模式，就能跳过底层代码开发，直接进入功能验证阶段。 ### 二、硬件设计复杂度爆炸 设计电机驱动板时，我需要同时考虑栅极驱动、电源管理、信号调理、保护电路等多个模块。光是MOSFET驱动电路的设计就涉及死区时间优化、EMI抑制、短路保护等细节，稍有不慎就会烧毁器件。 **TMC9660的集成优势**： 这颗芯片将70V智能栅极驱动、同步降压电源（支持7.7 - 70V宽压输入）、4通道高精度电流采样（15MHz带宽CSA + 1MSps ADC）、过流/短路/热保护等功能全部集成在9x9mm的封装内。外部只需搭配MOS管和少量被动元件，PCB面积比传统方案减少60%以上。 ### 三、系统稳定性与实时性难以兼顾 在调试伺服电机时，遇到过编码器信号干扰导致位置漂移、PWM频率不足引发转矩脉动等问题。传统MCU方案中，软件处理延迟可能达到微秒级，难以满足高速伺服控制的实时性需求。 **TMC9660的硬核性能**： 其硬件运动控制单元（MCC）支持100kHz的FOC运算和SVPWM输出，时钟分辨率高达120MHz。编码器接口直接支持双路绝对值/增量式反馈，配合硬件实现的实时Ramp动态计算，确保位置控制精度可达±1个脉冲计数。 ### 四、跨学科知识要求高 电机控制涉及电力电子、自动控制、嵌入式软件等多个领域。作为新人，我常因对某一方面理解不足导致设计缺陷——比如未考虑电机电感参数对电流环的影响，或是电源瞬态响应导致控制失稳。 **TMC9660的智能化设计**： 芯片内置AI自学习功能，可自动识别电机电阻/电感参数，匹配负载惯量和控制带宽。甚至能通过机械特性分析优化PID参数，大幅降低了对工程师经验的要求。 ### 五、开发工具链碎片化 以往项目中，我需要同时使用示波器、逻辑分析仪、MATLAB仿真、Keil编译环境等多套工具，数据同步和调试效率低下。 **TMC9660的生态支持**： 配套的TMCL - IDE软件整合了参数配置、实时曲线监控、故障诊断等功能。通过USB连接评估板后，可直接在图形化界面中观察电流环响应曲线，甚至自动生成优化建议，让调试过程像“调游戏画质”一样直观。 ### 总结：TMC9660如何改变新人工程师的体验 这款芯片通过**硬件算法固化**（省去代码开发）、**全栈集成**（减少外围电路设计）、**智能自整定**（降低经验依赖）三大特性，将原本需要数月迭代的电机控制系统开发缩短到几天。例如在BLDC电机控制案例中，从硬件搭建到完成FOC闭环调试仅需3步：连接电机→配置参数→运行自检，真正实现了“让电机控制像点亮LED一样简单”。对于像我这样的新人而言，这种高集成度方案不仅能快速交付项目，更提供了一个理解电机控制原理的“透明沙箱”——通过观察预设算法在真实硬件中的运行效果，加速了理论知识的实践转化。 作为一名刚入行的电机控制工程师，我在实际项目开发中深刻体会到这个领域的复杂性和挑战性。以下是我总结的几个典型痛点和难点并结合ADI的TMC9660芯片谈谈它的解决方案： ### 一、算法开发门槛高，调试周期长 刚接触电机控制时，FOC（磁场定向控制）算法让我头疼不已。数学建模、坐标变换、PI参数整定…每一步都需要深厚的理论功底和大量实验验证。传统方案中，工程师需要从零开始编写代码实现这些算法，光是电流环和速度环的调试就可能耗费数周时间。 **TMC9660的突破**： 它直接用硬件实现了FOC算法和伺服控制环路（包括位置/速度/扭矩环），甚至内置了8点加减速轨迹规划器。通过TMCL-IDE软件，只需配置电机参数和勾选预置算法模式，就能跳过底层代码开发，直接进入功能验证阶段。 ### 二、硬件设计复杂度爆炸 设计电机驱动板时，我需要同时考虑栅极驱动、电源管理、信号调理、保护电路等多个模块。光是MOSFET驱动电路的设计就涉及死区时间优化、EMI抑制、短路保护等细节，稍有不慎就会烧毁器件。 **TMC9660的集成优势**： 这颗芯片将70V智能栅极驱动、同步降压电源（支持7.7 - 70V宽压输入）、4通道高精度电流采样（15MHz带宽CSA + 1MSps ADC）、过流/短路/热保护等功能全部集成在9x9mm的封装内。外部只需搭配MOS管和少量被动元件，PCB面积比传统方案减少60%以上。 ### 三、系统稳定性与实时性难以兼顾 在调试伺服电机时，遇到过编码器信号干扰导致位置漂移、PWM频率不足引发转矩脉动等问题。传统MCU方案中，软件处理延迟可能达到微秒级，难以满足高速伺服控制的实时性需求。 **TMC9660的硬核性能**： 其硬件运动控制单元（MCC）支持100kHz的FOC运算和SVPWM输出，时钟分辨率高达120MHz。编码器接口直接支持双路绝对值/增量式反馈，配合硬件实现的实时Ramp动态计算，确保位置控制精度可达±1个脉冲计数。 ### 四、跨学科知识要求高 电机控制涉及电力电子、自动控制、嵌入式软件等多个领域。作为新人，我常因对某一方面理解不足导致设计缺陷——比如未考虑电机电感参数对电流环的影响，或是电源瞬态响应导致控制失稳。 **TMC9660的智能化设计**： 芯片内置AI自学习功能，可自动识别电机电阻/电感参数，匹配负载惯量和控制带宽。甚至能通过机械特性分析优化PID参数，大幅降低了对工程师经验的要求。 ### 五、开发工具链碎片化 以往项目中，我需要同时使用示波器、逻辑分析仪、MATLAB仿真、Keil编译环境等多套工具，数据同步和调试效率低下。 **TMC9660的生态支持**： 配套的TMCL - IDE软件整合了参数配置、实时曲线监控、故障诊断等功能。通过USB连接评估板后，可直接在图形化界面中观察电流环响应曲线，甚至自动生成优化建议，让调试过程像“调游戏画质”一样直观。 ### 总结：TMC9660如何改变新人工程师的体验 这款芯片通过**硬件算法固化**（省去代码开发）、**全栈集成**（减少外围电路设计）、**智能自整定**（降低经验依赖）三大特性，将原本需要数月迭代的电机控制系统开发缩短到几天。例如在BLDC电机控制案例中，从硬件搭建到完成FOC闭环调试仅需3步：连接电机→配置参数→运行自检，真正实现了“让电机控制像点亮LED一样简单”。对于像我这样的新人而言，这种高集成度方案不仅能快速交付项目，更提供了一个理解电机控制原理的“透明沙箱”——通过观察预设算法在真实硬件中的运行效果，加速了理论知识的实践转化。

作为一名电机控制工程师，我在实际项目开发中深刻体会到这个领域的复杂性和挑战性。以下是我总结的几个典型痛点和难点并结合 ADI 的 TMC9660 芯片谈谈它的解决方案：
一、算法开发门槛高，调试周期长

刚接触电机控制时，FOC（磁场定向控制）算法让我头疼不已。数学建模、坐标变换、PI 参数整定… 每一步都需要深厚的理论功底和大量实验验证。传统方案中，工程师需要从零开始编写代码实现这些算法，光是电流环和速度环的调试就可能耗费数周时间。
TMC9660 的突破：
它直接用硬件实现了 FOC 算法和伺服控制环路（包括位置 / 速度 / 扭矩环），甚至内置了 8 点加减速轨迹规划器。通过 TMCL-IDE 软件，只需配置电机参数和勾选预置算法模式，就能跳过底层代码开发，直接进入功能验证阶段。
二、硬件设计复杂度爆炸

设计电机驱动板时，我需要同时考虑栅极驱动、电源管理、信号调理、保护电路等多个模块。光是 MOSFET 驱动电路的设计就涉及死区时间优化、EMI 抑制、短路保护等细节，稍有不慎就会烧毁器件。
TMC9660 的集成优势：
这颗芯片将 70V 智能栅极驱动、同步降压电源（支持 7.7 - 70V 宽压输入）、4 通道高精度电流采样（15MHz 带宽 CSA + 1MSps ADC）、过流 / 短路 / 热保护等功能全部集成在 9x9mm 的封装内。外部只需搭配 MOS 管和少量被动元件，PCB 面积比传统方案减少 60% 以上。
三、系统稳定性与实时性难以兼顾

在调试伺服电机时，遇到过编码器信号干扰导致位置漂移、PWM 频率不足引发转矩脉动等问题。传统 MCU 方案中，软件处理延迟可能达到微秒级，难以满足高速伺服控制的实时性需求。
TMC9660 的硬核性能：
其硬件运动控制单元（MCC）支持 100kHz 的 FOC 运算和 SVPWM 输出，时钟分辨率高达 120MHz。编码器接口直接支持双路绝对值 / 增量式反馈，配合硬件实现的实时 Ramp 动态计算，确保位置控制精度可达 ±1 个脉冲计数。
四、跨学科知识要求高

电机控制涉及电力电子、自动控制、嵌入式软件等多个领域。作为新人，我常因对某一方面理解不足导致设计缺陷 —— 比如未考虑电机电感参数对电流环的影响，或是电源瞬态响应导致控制失稳。
TMC9660 的智能化设计：
芯片内置 AI 自学习功能，可自动识别电机电阻 / 电感参数，匹配负载惯量和控制带宽。甚至能通过机械特性分析优化 PID 参数，大幅降低了对工程师经验的要求。
五、开发工具链碎片化

以往项目中，我需要同时使用示波器、逻辑分析仪、MATLAB 仿真、Keil 编译环境等多套工具，数据同步和调试效率低下。
TMC9660 的生态支持：
配套的 TMCL - IDE 软件整合了参数配置、实时曲线监控、故障诊断等功能。通过 USB 连接评估板后，可直接在图形化界面中观察电流环响应曲线，甚至自动生成优化建议，让调试过程像 “调游戏画质” 一样直观。
总结：TMC9660 如何改变新人工程师的体验

这款芯片通过硬件算法固化（省去代码开发）、全栈集成（减少外围电路设计）、智能自整定（降低经验依赖）三大特性，将原本需要数月迭代的电机控制系统开发缩短到几天。例如在 BLDC 电机控制案例中，从硬件搭建到完成 FOC 闭环调试仅需 3 步：连接电机→配置参数→运行自检，真正实现了 “让电机控制像点亮 LED 一样简单”。对于像我这样的新人而言，这种高集成度方案不仅能快速交付项目，更提供了一个理解电机控制原理的 “透明沙箱”—— 通过观察预设算法在真实硬件中的运行效果，加速了理论知识的实践转化。

kjsm

在电机控制系统的设计中，工程师常面临以下痛点和难点，涵盖硬件、算法、系统集成等多个方面：

一、硬件设计难点

1. 功率器件选型与损耗 

   - 高频开关（如MOSFET/IGBR）的开关损耗、导通损耗和热管理问题，需平衡效率与散热成本。  

  - 高压/大电流场景下器件可靠性和寿命的挑战。

- 散热不良，导致电机控制系统长时间运行时面临挑战；在选型时也需要考虑电机产品的散热条件。

2. 高精度电流采样

   - 电流检测易受电磁干扰（EMI）影响，低信噪比导致控制精度下降（如FOC中的相电流测量）。  

   - 传感器（如霍尔元件、分流电阻）的非线性误差和温漂问题。

3. PCB布局与EMC问题

   - 高频开关噪声耦合到信号回路，导致控制信号失真。  

   - 功率地（Power Ground）与信号地（Signal Ground）分离不当引发共模干扰。

   - 硬件的布局导致驱动电路的信号干扰，比如米勒平台的震荡，寄生电感导致的门极信号受干扰；严重可能会导致功率器件的上下桥直通

二、软件算法挑战

1. 复杂控制算法实现

   - 矢量控制（FOC)：需精确解耦d-q轴电流，对电机参数（如电感、电阻）敏感，参数漂移易导致性能下降。  

   - 无传感器控制：低速/零速时反电动势微弱，观测器（如滑模观测器、龙伯格观测器）设计复杂，易受噪声干扰。  

   - 弱磁控制：高速运行时需动态调节磁场，易引发稳定性问题。

2. 实时性与计算资源限制

   - 高速电机（如10万转以上的电主轴）要求控制周期极短（微秒级），对MCU/DSP的算力（如FPU、硬件加速模块）提出高要求。  

   - 多任务调度（如PWM生成、故障保护、通信）的实时性冲突。

3. 参数辨识与自适应控制

   - 电机参数（如转子电阻、磁链）随温度、老化变化，需在线辨识（如模型参考自适应系统，MRAS）。  

   - 负载惯量变化（如机械臂负载突变）时的自适应调整难度。

4.多种参数的调试

 - 不同电机需要调整多种参数，才能是电机运行到正常状态；无传感器控制，不同的观测器需要调整观察器的参数也不同及繁琐；

 - 调试程序的可视化，现在目前常用的是通过串口来检测软件的参数进行调试，有些可能还不可时只能看电机的实际运行状态。

三、系统集成问题

1. 多物理场耦合

   - 电磁场、热场、机械振动的相互影响，如电机发热导致永磁体退磁。  

   - 高速电机轴承润滑与机械谐振点的抑制。

2. 动态响应与稳定性矛盾

   - 高动态响应需求（如伺服系统）需提高控制带宽，但可能引发系统振荡（如PID参数整定困难）。  

   - 非线性负载（如摩擦、死区）导致传统线性控制方法失效。

3. 多电机协同控制

   - 机器人关节、电动汽车轮毂电机等场景下的同步控制，需解决通信延迟和分布式控制策略。

四、特殊应用场景挑战

1. 极端环境适应性 

   - 高温（如工业炉附近）、低温（如电动汽车冬季）、粉尘或腐蚀性环境下的可靠性设计。  

   - 航空航天领域对重量、体积和抗辐射能力的严苛要求。

2. 安全性与故障保护 

   - 过流、过温、堵转等故障的快速检测与保护（如硬件比较器响应速度）。  

   - 功能安全（如ISO 26262）要求下的冗余设计与故障注入测试。

3. 成本与性能平衡

   - 工业领域对低成本方案的需求（如方波驱动替代FOC）与性能妥协。  

   - 高精度编码器（如光电编码器）的成本与无传感器方案的性能矛盾。

五、新兴技术带来的挑战

1. AI与电机控制的结合 

   - 基于深度学习的参数辨识或故障预测对实时性和数据量的需求。  

   - 强化学习在自适应控制中的应用面临算法复杂度和硬件部署难题。

2. 宽禁带器件（SiC/GaN）的驱动

   - 高频开关（MHz级）带来的栅极驱动设计挑战（如寄生参数抑制）。  

   - 高速开关导致的EMI问题加剧。

看了下TMC9660是一款高度集成的单片栅极驱动器和电机控制器IC；集成了驱动和降压电源；比较吸引我的点是它能支持多种类型的电机；可以用来开发步进伺服、直流伺服BLDC/PMSM。还是很期待可以看看实际演示效果的。

meiyao

技术层面的痛点和难点

 

系统建模：

电机控制系统需要进行精确的建模，目地是进行仿真和控制算法的设计，方便后面进行产品实际进行时避免出现重大的设计失误，所以是一定要建模。

建模的难点在于需要考虑到电机的物理特性、控制电路的特性、传感器的精度等多个因素，需要有一定的经验，而且还要对电机的各方面的特性需要非常的熟悉，还需要对系统进行多维度的建模，以便准确地预测系统的行为。

 

控制算法设计：

电机控制系统需要设计出适用于特定应用场景的控制算法，不同一应用场景所需求的控制是不一样的，有的地方需要快，稳定，有的地方需要慢，所以要根据算法来控制。

算法设计的难点在于需要综合考虑系统的特性、控制要求以及实际应用环境等多个因素，同时需要对算法进行多层次的优化和测试，以确保算法的稳定性和可靠性，时实性，安全性。

 

硬件设计：

电机控制系统的硬件设计需要考虑到电路的复杂性、功率损耗、EMI等多个因素，特别是可靠性和稳定性。

硬件设计的难点在于需要在保证硬件可靠性和稳定性的同时，尽可能降低功率损耗和减少EMI，以确保系统的长期运行。

硬件设计还需要对LAYOUT也需要非常的熟悉，并且相关的LAYOUT也需要一定的设计经验和水平。

 

调试和测试：

电机控制系统的调试和测试需要进行多个环节的验证，包括模拟仿真、实验测试、系统集成，失效性测试，可靠性测试，高低温环境，粉层测试等。

调试和测试的难点在于需要投入大量的时间和精力，以确保系统的稳定性和性能。

 

电机控制的精度：

电机控制需精确地控制电机的转速和扭矩，这需要高精度的控制技术支撑。

 

电机效率和能量损耗：

电机在工作过程中会产生发热和能量损耗，特别是在高温环境和重负载工作时效率会大幅下降。

 

系统稳定性：

电机作为生产中最为核心的部分之一，需要与其他设备进行高效的协同工作，因此系统稳定性至关重要。

 

成本控制方面的痛点

尽管高性能的电机控制系统可以带来诸多好处，但高昂的成本往往是阻碍其广泛应用的一个重要因素。如何在保证性能的同时降低系统成本，是设计者需要考虑的关键问题。

 

适应性与灵活性方面的难点

不同的应用场景对电机控制的需求差异很大，一个理想的控制系统应该具备良好的适应性和灵活性，能够根据具体的应用环境做出相应的调整。这要求设计者在设计过程中充分考虑到系统的可扩展性和可配置性。

Bymyself

在电机控制系统的设计中，往往会因为方方面面的问题导致电机控制电路的设计的不是很完美，这里我结合个人比较常见的问题进行一下分享，主要集中在芯片选型复杂、控制精度不足和外围电路复杂导致的抗干扰与成本问题。同时结合TMC9660的介绍资料分享一下TMC9660的解决方案的优势。

痛点1：芯片选型复杂与系统集成困难
        传统伺服驱动系统需要多个分立器件组合：如独立的栅极驱动器、MCU、降压转换器、保护电路等。例如，设计售卖柜推出装置时，工程师需分别选型并验证各器件的兼容性（如驱动电压匹配、通信协议适配），导致开发周期长、BOM表复杂。若选型不当，可能出现驱动能力不足或电源效率低下等问题，甚至需重新设计PCB布局。这一点

TMC9660的解决方案
        TMC9660将70V智能栅极驱动、硬件伺服控制器、轨迹曲线控制器和降压转换器集成于单芯片。无需额外MCU或分立电源芯片，简化选型流程，降低兼容性风险。我们在设计电机驱动板时，仅需搭配外部功率MOSFET和少量被动元件，大幅减少PCB面积（尤其适合空间受限场景如小型售卖柜），同时降低供应链管理复杂度。

痛点2：控制精度与动态性能不足
        依赖软件实现伺服控制（如PID算法）存在实时性瓶颈。例如，当推出装置遇到负载突变时，软件需中断处理、计算并响应，可能导致控制延迟，引发电机抖动或定位误差。此外，算法调参对工程师经验要求高，调试周期长。

TMC9660的解决方案
        通过硬件级伺服控制与预置轨迹算法实现“零延迟”响应：控制逻辑由硬件直接执行，无需软件干预，确保实时性。例如，电机的加减速曲线、位置闭环均通过硬件实现，动态响应速度提升数倍。在高速启停或负载突变的场景中（如自动售货机货架快速推出），电机可精准跟随预设轨迹，避免因延迟导致的机械碰撞或位置超调。

痛点3：外围电路复杂导致抗干扰差与成本高
        分立方案需大量外围电路：如栅极驱动的电荷泵、输入滤波电路、过流保护元件等。这些电路不仅增加成本，还引入噪声耦合路径。例如，电机高频开关噪声易通过电源线干扰控制信号，导致系统不稳定，需额外添加滤波器和屏蔽措施。
TMC9660的解决方案
        通过高集成度与内置防护功能简化设计：集成智能栅极驱动（支持主动短路保护、死区时间控制）、单电源供电（内置Buck转换器）、以及抗干扰优化设计（如低阻抗电源路径）。PCB布局时可省略传统方案中30%以上的外围元件（如外部LDO、驱动保护二极管），同时芯片内部优化了信号隔离与电源滤波，显著降低EMI辐射，通过工业EMC测试更易。

戈壁滩上的辉煌

大功率风机通常涉及高电压、大电流，这会带来热管理问题，散热设计不当可能导致器件过热失效。传统方案可能需要外部分立器件，如MOSFET和散热片，增加了成本和体积。同时，大功率下电磁干扰更严重，可能影响系统稳定性。此外，大功率设备的安全保护机制也更为关键，比如过流、过压保护，这些都需要依赖外部电路，响应速度不够快。咱们重点分享一下几个重要的痛点问题：
1、散热问题
        大功率风机（如工业散热风机）在高负载运行时，功率器件（如MOSFET、IGBT）和驱动电路会产生大量热量。一般的方案是分立方案需依赖外部散热片、温度传感器和复杂的散热设计，例如分立栅极驱动器的导通损耗和开关损耗较高，需额外散热结构；温度监测与保护依赖外部ADC和软件策略，响应延迟可能引发过热损坏。这样的结构一般都非常大。而TMC9660的解决方案采用智能栅极驱动，集成低损耗驱动技术（如动态电流调整），减少开关损耗和发热量，芯片内部集成温度传感器，直接通过硬件触发关断或降额，无需软件介入，响应速度提升至微秒级。通过这样的设计可以是整体方案简化散热设计，70V高耐压设计兼容更高效率的功率拓扑（如同步整流），降低功率器件温升，减少散热片体积，在实际案例中，比如工业风机突遇堵转时，TMC9660可立即硬件关断输出并触发报警，避免MOSFET烧毁，而传统方案需等待软件检测温度并响应，存在数毫秒延迟风险。

2、高频开关噪声引发系统稳定性问题
        大功率风机的PWM频率较高（如20kHz以上），分立驱动方案易因寄生参数（如PCB走线电感）导致电压尖峰和EMI辐射，表现为：控制信号被噪声干扰，导致电机转速波动；系统误触发保护（如虚假过流信号），需增加RC滤波、磁环等抑制措施，增加成本和布局复杂度。这一方面TMC9660通过使用低阻抗集成路径进行解决，驱动信号与功率回路集成优化，缩短高频电流路径，减少寄生电感；还有主动电压钳位，TMC9660内置TVS和去耦电容，抑制开关瞬间的电压尖峰；还有隔离通信接口。

3、复杂的安全保护与故障诊断
        大功率系统需多重保护（过流、过压、欠压、短路等），一般方案依赖分立比较器、逻辑电路和软件策略，存在以下问题：保护阈值精度低（受电阻精度影响）；故障诊断依赖人工调试，难以定位瞬时故障（如微秒级短路脉冲）。这一方面TMC9660通过集成硬件级保护：集成高精度比较器，直接监控电流/电压并触发保护（如逐周期过流保护）；故障状态锁存：自动记录故障类型（通过状态寄存器），支持快速定位问题；可配置保护参数：通过外部电阻或数字接口灵活设置阈值，适配不同功率等级风机。

 

        TMC9660针对大功率风机的 热管理、高频噪声、安全保护 等独特痛点，通过 硬件集成、低损耗设计、快速保护响应 三大策略，将传统方案中分散的功能（散热、滤波、保护）整合至单芯片，显著降低设计复杂度与风险。例如，在工业风机驱动板上，采用TMC9660可减少40%的散热器件和30%的EMC抑制元件，同时将故障响应速度提升一个数量级，适合对可靠性要求严苛的能源、工业自动化等领域。

yuyumj

精度的掌控问题：

在设计中由于精度的不可控使得电机使用过程中会出现误差，而 TMC9660有效的进行精度控制。

算法的优化：

在设计过程中总是会被算法困扰，繁琐复杂的算法会使得控制运行处理数据繁琐时间长响应慢， TMC9660给出了加快效率的算法模式。

北方

ADI的TMC系列电机驱动点亮了新的科技树，在大家卷生卷死的电机驱动赛道上单独开了一个玩法，就是用高性能的智能控制完成全部任务，换言之，不仅干了电机控制和电压驱动硬件集成的活，把控制和驱动都集成到一个芯片，还要把控制逻辑也集成到芯片中，软件硬件高度集成，软硬通吃。

此前评测过TMC76xx芯片的开发板，主要是控制双极伺服电机用的，用起来相当复杂，但是效果相当的好，在伺服电机低转矩启动和停止时都可以做得非常丝滑。复杂的设计，提供了TMC-IDE来智能测试和参数下载。

那么这次围绕 TMC9660 展开的是更升一级的芯片，驱动的电机品种更多，性能更精炼。这是一款高度集成的单芯片，集栅极驱动器、电机控制器与降压转换器于一体，广泛应用于机器人、工业制造、电动车辆等领域。TMC9660 支持多种电机类型，工作电压范围为 7.7V 至 70V ，具备诸多特性，如智能栅极驱动、硬件 FOC 控制、多种反馈接口、丰富的电源管理功能等。其内部结构包含多个功能模块，各模块分工协作，实现对电机的精准控制与系统的稳定运行。通过 SPI 或 UART 接口与外部处理器通信，有两种应用模式，还提供多种节能模式。

    TMC9660 芯片内部结构复杂且高度集成，各模块协同工作以实现电机控制和系统管理功能，主要包含以下几个关键部分，在此前的设计中，这每一个部分可能都需要单独的芯片来控制，但是，这个东东直接都聚合在一起了：

1. 微控制器单元（MCU）：内置 32 位 RISC-V 微处理器，运行频率 40MHz，集成 48KB SRAM、OTP 和 ROM（含引导加载程序、直接寄存器访问和参数固件） 。拥有多个定时器，如系统定时器、基本定时器、高级定时器和看门狗定时器，用于 PWM 生成、位置计数、采样时间生成等。还集成 SPI、UART、I²C 通信外设，方便与外部设备交互。
2. 电机控制核心（MCC）：基于硬件实现，以场定向控制（FOC）为基础，支持多种电机类型。集成速度和位置 PI 控制器及 8 点位置斜坡发生器，通过 ADC 引擎测量电机电流，利用编码器和霍尔传感器反馈引擎获取转子位置。能实现高效的电机控制，支持平滑运行、零速满扭矩和快速动态响应。
3. 电源管理单元（PMU）：可通过电机电源电压生成内部所需电压。集成 DC/DC 降压转换器、电荷泵、两个可配置 LDO 和两个 1.8V LDO。具备欠压锁定（UVLO）、过流保护等功能，确保芯片在不同电源条件下稳定运行，还能对外部电源和内部生成电压进行监测和管理。
4. 栅极驱动单元（GDU）：专为电机控制设计，可驱动四个外部 NMOS+NMOS 半桥。具备用户可配置斜率控制、智能时序控制、过流和栅极短路保护等功能。采用自举拓扑结构，通过内部电荷泵提供 11.6V 栅极驱动电压，支持 100% 占空比运行，可有效驱动外部 FET，提高系统可靠性和效率。
5. 测量单元（MU）：用于测量和转换模拟信号，包含 4 个高带宽、差分双向电流检测放大器（CSA）和 4 个 13 位 ADC。CSA 具有低偏移、高带宽、可编程增益和可配置滤波器等特性，可测量电机相电流、IC 温度、电源电压及外部模拟信号，为电机控制提供准确的测量数据。
6. 通信接口：支持 SPI 和 UART 通信接口，用于与外部处理器通信。SPI 接口有两个用于控制外部 SPI 外设，一个可连接 TMC9660 作为外设，支持多种 SPI 模式和高达 10MHz 的时钟频率；UART 接口支持全双工数据交换，提供多种波特率选择，支持自动波特率检测，还可通过 UART_TXEN 信号控制外部收发器实现 RS485 通信。
7. 引导加载程序（Bootloader）：用于系统启动和配置低级别设置，支持内部内存自检、系统配置（如时钟源、GPIO 功能、电机控制模式等）存储到 OTP 内存、外部内存访问等功能。通过 UART、RS485 或 SPI 通信，采用请求 / 响应数据报格式，确保系统启动和配置的灵活性和可靠性。

上述模块有几个亮点，

首先就是基于RISC-V的MCU，这次把开源进行到底，不再给arm交税了。相对较低的主频40MHz其实已经可以完成这些控制功能了，成本控制上首先加一：

其次电源管理单元，具有丰富的功能，高度弹性适应芯片内部多种功能模块的电压轨要求，还有节能降耗和智能控制的功能，节能成本控制再加一；

然后是山脊驱动单元，驱动4个NMOS+NMOS半桥，其实就是4个全桥，可以自由组合，只用三个全桥，就用来对无刷电机进行三相控制，只用两个全桥，就可以直接控制一个直流电机的正反转和调节，步进电机需要4个端口，应该是用足了4个全桥，这样的设计是用集成单元的冗余来实现多种应用的适应配合；

最后是完整的高度智能化，上述的智能控制，通过电机控制单元的内置等，都对开发者隔离了，只需要通过SPI，I2C等通讯端口按照规则输出控制命令，就可以直接控制，不需要理解更深的电机控制原理，纯纯的懒人助理。

目前看来，AI还没有淘汰我们，TMC系列已经抢先培养了懒人，来完成高级的任务了。

 

aramy

作为一个喜欢玩平衡车的业余玩家，遇到电机的痛点有：

1、使用PWM调速时，低速没力气。死区大，难控制。

2、电磁干扰，导致主控重启。

3、编码器控制精度和价格的矛盾。

zhyouer

个人认为死区时间控制比较难些！

bgsgvereg

EMC的相关问题比较多，共模干扰

UUC

主要涉及领域是消费电子：低功耗、低扭矩BLDC,最大的问题是在低温和低电压启动下的转速衰减问题。也遇到过低电压、低温下以上参数衰减几乎为零的产品。但具体如何实现的方案，未能得知。