什么是FOC？FOC的原理和应用场景

来源：芯人科技

市场需求分析

目前不管是工业自动化领域、汽车领域，还是生活家电领域，各个终端市场对 BLDC 电机控制性能提出了更高的要求。它们不仅需要电机能够做到高效率和多功能控制，还需要电机在追求高转速的同时实现低噪音低振动的控制效果。

与日俱增的高标准性能要求下，越来越多的高性能 BLDC 电机驱动控制芯片在市场高需求和性能高标准两大机遇下涌现。

国内很多厂商都相继推出了 BLDC 电机驱动芯片及解决方案，在性能上较之国际厂商的驱动芯片也不落下风，并且性价比更高，在技术支持上国内厂商也能及时给予客户更多的支持。

纵观国内 BLDC 芯片市场，FOC 几乎已成为标配，各家都在应用了 FOC 的基础上集成更多的外设配置以此来获得更大的竞争力。

什么是 FOC？

FOC（Field-Oriented Control），即磁场定向控制，也称矢量变频，是目前高效控制无刷直流电机（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）的最佳选择。

FOC 精确地控制磁场大小与方向，使得电机转矩平稳、噪声小、效率高，并且具有高速的动态响应。目前已在很多应用上逐步替代传统的控制方式，在运动控制行业中备受瞩目。

FOC 的原理

FOC 控制首选需要得到电机转子的位置、电机转速、电流大小等信息作为反馈输入，需要采集电机相电流，对其进行一系列的数学变换和估算算法后得到解耦的易用控制的反馈量。

控制器根据反馈量与目标值的误差进行动态调节，最终输出 3 相正弦波驱动电机转动。

*FOC 典型控制框图

有传感器 FOC/无传感器 FOC

对于有传感器 FOC，由于编码器能反馈电机转子的位置信息，因此控制简单，但是往往对控制性能要求较高。

对于无传感器 FOC，在控制中需要通过采集电机相电流，使用位置估算算法来计算转子位置，因此控制难度大。

但是布线简单，成本低，可靠性高，能够最大程度上实现高效率、低振动、低噪音以及高响应速度等控制目标，所以逐渐成为行业主流趋势，多应用于风机类的场合中。

与同行业企业通常在通用芯片上用软件编程（ARM 为主）来实现电机控制算法不同，芯人科技从底层架构上将芯片设计、电机驱动架构、电机技术三者有效融合，用算法硬件化的技术路径在芯片架构层面实现复杂的电机驱动控制算法，形成自主知识产权的电机驱动控制处理器内核ME。

技术应用场景

应用场景为无感/有感的 BLDC/PMSM、三相/单相感应电机、伺服电机、油烟机、室内机、吊扇、落地扇、吸尘器、电吹风、工业风机、水泵、压缩机、电动车、电动工具等。

目前来看，BLDC 电机驱控芯片行业技术向单芯高集成和无感FOC控制的趋势已经很明朗，BLDC 驱控芯片厂商如何在市场起量的契机下在高效率，低能耗，稳定性上取得突破将会是赢得市场的关键

审核编辑：汤梓红