全新电机驱动器、TMR电流传感器与48V系统先驱者：Allegro MicroSystems的独门技术创新洞见

有这样的一家芯片公司，专注聚焦在电源、磁传感器和驱动器领域，并且在这三个领域精益求精，达到了登峰造极的地步。这就是Allegro MicroSystems，即使在巨头林立的模拟市场，也是稳步增长，拿下了多个细分产品领域的第一。当模拟技术钻研到了顶级，那就不仅仅停留在芯片设计、功能定义层面，是深入到了材料、制造工艺的多项顶尖技术的极致整合。

2025年4月16日，在慕尼黑上海电子展的Allegro MicroSystems展台上，我们有幸采访了两位行业专家：Allegro全球营销和应用副总裁Ram Sathappan以及应用营销高级总监Shaun Milano。他们围绕Allegro最新推出的电流传感器、电机驱动器，以及其背后的驱动技术、隧道磁阻（TMR）和48V电气架构，分享了Allegro在汽车和机器人领域的最新技术进展、应用案例及未来战略。这些洞见不仅揭示了Allegro在技术创新上的领先地位，也为行业如何应对效率、精度和可持续性挑战提供了宝贵视角。

一、电机驱动器：从静音技术到中国市场定制化

电机驱动器是实现高效运动控制的关键，广泛应用于汽车冷却系统、服务器风扇和机器人关节驱动等领域。Ram Sathappan和Shaun Milano详细介绍了Allegro在电机驱动器领域的深厚积累，特别是其最新产品A89347，以及如何通过客户反馈实现市场定制化。

1.1 Allegro的静音技术传承

Shaun Milano指出，Allegro在电机驱动器领域拥有悠久历史，尤其以其静音技术闻名。“我们发明了世界上最安静的服务器风扇驱动器，这些产品非常成功。”这种静音技术源于Allegro对电机控制算法的深刻理解，通过优化电流分配和动态响应，显著降低了运行噪声。这种技术不仅提升了用户体验（如服务器机房的环境舒适性），也为汽车和机器人等噪声敏感的应用奠定了基础。

Allegro的电机控制技术并非一蹴而就，而是经过多年跨领域积累的结果。Ram Sathappan补充道：“我们的电机控制技术很久以前就有了，没人意识到我们在打印机领域是最大的供应商之一，包括3D打印机。”这种跨领域的技术迁移使Allegro能够将成熟的控制算法和硬件设计应用于新兴市场，如汽车和机器人。

1.2 A89347：为中国市场量身定制

A89347是Allegro最新一代电机驱动器，代表了其在集成化、效率和市场适配性上的突破。Shaun Milano介绍，A89347是一款完全集成的三相电机驱动器，集成了数字控制算法和功率桥，最大工作电压为31伏。其核心特点包括：

·极简外部元件：仅需五个外部元件，大幅减少电路板空间需求，提升系统紧凑性。

·高效率与低噪声：通过优化的数字控制算法，89347实现了低功率损耗和安静运行，适合对噪声敏感的汽车应用。

·可靠性与易用性：集成化设计降低了故障点，简化了系统开发流程。

Ram Sathappan进一步强调，A89347的开发深受中国客户的影响。“这个产品是基于中国客户的反馈，与他们合作完成的。”上一代产品在使用中，客户提出了改进建议，例如更高的效率、更小的体积和特定的应用适配性。Allegro据此优化了A89347，使其特别针对中国市场的座椅冷却和电池冷却需求。

座椅冷却系统需要低噪声和高可靠性，以确保乘车舒适性；而电池冷却系统则对效率和热管理要求极高，直接影响电动车的电池寿命和安全性。Ram Sathappan提到：“我们发现客户不仅用它来做座椅冷却，也用于电池冷却，它有双重用途。”这种意外的多功能性展示了89347的灵活性和市场价值，也反映了Allegro对中国市场需求的精准把握。

1.3 机器人市场的延伸潜力

Ram Sathappan将机器人视为继汽车之后的下一个重大市场，电机驱动器在其中扮演关键角色。“机器人无非是运动、关节和移动部件，这意味着Allegro非常适合它。”他指出，Allegro的电机驱动器技术与机器人需求高度契合，具体表现在：

·小型化与精细控制：机器人需要小型电机和精细的运动控制，89347的紧凑设计和高精度算法能够满足这些要求。

·电池供电优化：机器人通常依赖电池供电，89347的高效率有助于延长续航时间。

·与位置传感协同：机器人系统需要角度和位置传感器与电机驱动器配合，Allegro的TMR传感器技术为这一需求提供了无缝支持。

此外，Allegro在汽车领域的电池管理经验（如延长电池寿命）可直接应用于机器人。Ram Sathappan表示：“我们会在这里应用到机器人上，这是完美的。”Allegro的策略是利用现有产品（如A89347），通过小幅修改适配机器人市场需求，同时从中学习以开发更优化的下一代产品。这种迭代式创新确保Allegro在机器人市场增长时占据先机。

二、TMR传感器：低功耗与高精度的技术革命

隧道磁阻（TMR）传感器作为一种新型磁传感器技术，以其低功耗、高精度和高带宽的特性，正在逐步取代传统霍尔传感器。Shaun Milano和Ram Sathappan详细分享了TMR的技术优势、应用场景及面临的挑战，揭示了其在汽车、机器人和医疗领域的巨大潜力。

2.1 TMR传感器的核心技术优势

Shaun Milano从技术原理出发，阐述了TMR传感器的独特优势。“TMR传感器是换能器，相比霍尔传感器，它们给你一个非常大的信号。”具体优势包括：

·高信噪比：TMR传感器能够提供强信号，显著提升信噪比，特别适合小到中等电流的测量（如电流传感器应用）。其低噪声特性使其在低磁场环境下仍能保持高精度。

·超低功耗：TMR传感器的电阻远低于霍尔传感器，芯片自由电流（ICC）大幅降低。“它们的功耗低得多，ICC比霍尔传感器低得多。”这在电池驱动设备中尤为关键，能显著延长待机时间。

·高带宽与快速响应：“它们天生很快，给你非常高的速度。”TMR传感器的高带宽使其适合快速检测和反应场景，如过电流保护或高频功率转换。

·高分辨率：在低电流测量中，TMR传感器提供更高的精度和分辨率，优于霍尔传感器。

Shaun Milano总结，TMR传感器的三大优势是“低功耗、高速、强信号”。他预测，尽管TMR与霍尔传感器将短期共存，但TMR因其优越性能将成为未来主流。

2.2 多元化的应用场景

2.2.1 功率转换与宽禁带半导体

Shaun Milano以DC-DC转换器为例，说明TMR传感器在功率转换中的价值。“如果你想让它更小、开关更快、更高效，你会使用SiC（碳化硅）或GaN（氮化镓），你需要TMR电流传感器。”SiC和GaN器件以高开关速度和高效率著称，但对保护电路的响应速度要求极高。TMR传感器能够快速检测电流变化，保护这些高性能开关器件，防止过载或短路。此外，其高分辨率支持更小的转换器体积和更高的功率密度.

2.2.2 新一代TMR电流传感器产品

Allegro近期推出的电流传感器系列进一步强化了TMR技术的应用优势。CT4022和CT4032是500 kHz高精度TMR电流传感器，分别采用SOIC-8和SOICW-16封装，支持高达1280 VDC（CT4022）和1550 VDC（CT4032）的工作电压。相较传统霍尔器件，其集成噪声仅为1/15，结合差分感测和共模磁场抑制技术，有效抗杂散磁场干扰，适合快速开关逆变器和DC/DC系统。ACS37035则是一款1 MHz带宽的斩波霍尔电流传感器，与ACS732/3引脚兼容，显著降低偏移误差和噪声，提升低电流测量精度。ACS37630采用垂直霍尔技术的U型磁芯设计，量程±1500 A，带宽250 kHz，响应时间仅1.6 μs，专为电动车牵引逆变器和高功率充电站设计。这些产品通过高带宽、低噪声和引脚兼容性，为电动车电能转换和电池管理提供了高效、可靠的解决方案。

2.2.3 电池管理系统（BMS）

Ram Sathappan和Shaun Milano均提到TMR在电池管理系统中的潜力，但当前面临挑战。Shaun Milano指出：“今天的问题是零安培测量的寿命漂移，可能比客户想要的稍大。”这导致部分客户倾向于使用分流器。然而，Allegro正在通过改进电路设计和开发下一代TMR技术，解决这一问题。“我们相信在下一代TMR中，我们可以满足精度要求。”未来，TMR传感器有望成为BMS中电流和位置感应的首选方案，特别是在高精度需求的场景中。

2.2.4 医疗设备、消费电子、机器人

Ram Sathappan以医疗设备为例，展示了TMR的低功耗优势。“如果医疗设备保质期很长，TMR比霍尔传感器好。”霍尔传感器的微安级功耗限制了设备待机时间（约3个月），而TMR的纳安级功耗可延长至12个月。这降低了因电池耗尽导致的设备报废风险，减少了生命周期成本。

Shaun Milano提到，在耳机等消费电子产品中，TMR传感器通过低待机电流延长了单次充电时间。“在基于TMR的开关锁存器中，它有点贵，但从生命周期总成本看，客户看到价值。”TMR传感器的高初始成本被其带来的电池寿命延长和可靠性提升所抵消。

Ram Sathappan强调，TMR传感器在机器人中的同样应用潜力巨大。“非常小的电流，TMR非常适合这个。”机器人对小电流、高精度感应的需求与TMR的高分辨率和低功耗特性高度契合。TMR位置传感器和角度传感器能够支持机器人的精细运动控制，与Allegro的电机驱动器协同工作，提供高效的系统解决方案。

2.3 市场渗透与成本挑战

Shaun Milano估计，当前TMR传感器的市场渗透率仅为单位数，但预计到2032年将达到约30%。Ram Sathappan补充：“随着高压系统和电池驱动设备的增加，TMR会发挥作用。”全电池驱动的汽车对低功耗传感器的需求推动了TMR在位置、角度和线性传感器中的应用。

然而，TMR的推广面临工艺复杂性和成本挑战。Ram Sathappan指出：“TMR的集成比霍尔传感器复杂得多，在CMOS上植入TMR所需的设备要复杂得多。”这导致生产成本较高，限制了其在成本敏感市场的普及。他提出，解决之道在于规模经济：“当你推动更多业务，带来规模经济，成本就会下降。”Allegro计划通过增加产量和优化生产流程，逐步降低TMR传感器的成本，使其更具竞争力。

2.4 设计优势与工程考量

TMR传感器对磁场的需求较低，这为系统设计带来了成本优势。Shaun Milano解释：“你可以使用更便宜的磁体。”然而，他提醒工程师需注意磁场强度与传感器性能的关系。“如果磁场太高，你得想办法让它变小。”Allegro凭借30-35年的磁学研究经验，能够为客户提供专业指导，优化磁场设计，确保TMR传感器的最佳性能。

三、48V系统：汽车电气架构的未来，Allegro已就绪

48V电气架构作为下一代汽车电气系统的核心，正在逐步取代12V系统，特别是在电动车和混合动力车中。Ram Sathappan和Shaun Milano分享了48V系统的技术优势、市场现状及Allegro的战略布局。

3.1 48V系统的技术与市场驱动

Ram Sathappan指出，48V系统正处于早期阶段，特斯拉的Cybertruck是首款完全采用48V架构的量产车型。“我们相信，所有新的汽车设计，如果从头开始，比如蔚来，他们更倾向于48伏。”48V系统的优势包括：

·简化电气架构：更高的电压降低了电流需求，减少了布线直径和数量，简化了车辆电气布局。

·降低能量损耗：低电流损耗提升了能量传输效率，延长了续航里程。

·轻量化设计：减少布线和组件重量有助于减轻车辆总重，优化燃油效率。

这些特性使48V系统成为电动车和混合动力车的理想选择，尤其是在续航里程成为消费者关注焦点的背景下。

3.2 市场过渡与供应链挑战

Ram Sathappan分析了48V系统的市场过渡路径。“欧洲和北美的大多数汽车公司考虑混合动力，他们想做48伏+12伏。”插电式混合动力车（PHEV）将采用48V和12V的混合架构，而内燃机车将继续使用12V系统。完全电动车的新平台（如比亚迪的潜在新设计）更可能直接采用48V。

然而，48V系统的推广面临供应链挑战。“今天48伏系统可用的元件还不够多，客户担心供应。”Allegro是少数已准备好10-12种48V产品的公司之一，具备显著先发优势。Ram Sathappan表示：“我们的工艺技术允许我们这样做，我们的电机驱动器、电源管理芯片已经为48伏做好准备。”

3.3 Allegro的48V技术战略

Allegro的110V BCD（双极-CMOS-DMOS）工艺为其48V产品开发提供了坚实基础。Ram Sathappan介绍：“我们的产品可以用在12伏上，也可以用在48伏上，我们会继续支持两者。”具体策略包括：

·多电压兼容性：优化设计确保产品在12V和48V系统中均可使用，降低客户迁移成本。

·丰富的产品组合：Allegro已推出10-12种针对48V系统的产品，涵盖电机驱动器和电源管理芯片。

·版本化开发：推出不同版本的产品，支持12V到48V的平滑过渡。

Shaun Milano补充：“我们将是48伏平台的早期创新者。”Allegro通过持续开发行业领先的48V产品，保持竞争优势，同时为客户提供灵活性和投资保护。

3.4 48V架构成熟尚需时日

Ram Sathappan预测，未来4-5年内，混合动力车将以48V+12V为主，纯电动车将逐步全面转向48V。Allegro的战略是通过与客户（如蔚来和比亚迪）的合作，深入了解市场需求，优化产品以适配48V架构。随着元件供应链的成熟，48V系统将成为电动车的主流选择，而Allegro的技术储备将确保其在这一浪潮中占据重要地位。

结语

Ram Sathappan和Shaun Milano在慕尼黑上海电子展上的分享，深刻揭示了电机驱动器、TMR传感器和48V系统之间的技术协同效应，为汽车和机器人行业提供了全面的解决方案。这些技术并非孤立存在，而是形成了一个相互促进的生态系统，共同应对效率、精度和可持续性的行业挑战。例如，89347电机驱动器以其紧凑设计和静音特性，与TMR传感器的高精度电流和位置感应能力结合，为机器人系统提供了精细运动控制和高效能源管理，完美适配其对小型化和低功耗的需求。同样，48V系统的高电压环境对电机驱动器的效率和耐压能力提出了更高要求，而Allegro的110V BCD工艺确保了产品在高负载下的稳定性能。此外，TMR传感器的高带宽和快速响应特性，为48V系统提供了精确的电流监测，优化了能量分配，显著延长了电动车的续航里程。这种技术整合使Allegro能够提供从运动控制到能量管理的端到端解决方案，展现了其在电气化和自动化领域的核心竞争力。

Allegro的市场战略同样体现了其对行业动态和客户需求的深刻洞察。Ram Sathappan强调，Allegro的技术不仅服务于汽车行业，还将扩展至机器人、人工智能和清洁能源等领域。他指出：“任何形式的能量转换或存储，任何形式的运动，Allegro都有解决方案。”这种跨领域的能力使Allegro在新兴市场中占据了战略优势。特别是在中国市场，Allegro通过与客户的紧密合作，成功推出了如89347这样定制化的产品，满足座椅冷却和电池冷却的特定需求。这种以客户为中心的开发模式，不仅增强了Allegro在本地市场的竞争力，还通过精准的市场适配建立了长期的客户信任。Allegro的本地化战略，结合其全球视野，确保其技术能够在汽车动力系统到机器人执行器的多种应用中保持领先。

展望未来，Ram和Shaun的分享勾勒出技术普及和市场扩展的清晰路径。随着生产规模扩大和工艺改进，TMR传感器的成本将逐步降低，其低功耗和高精度的特性将在汽车、机器人和医疗领域成为主流选择。与此同时，48V架构将在电动车和混合动力车中逐步取代12V系统，Allegro凭借在48V元件开发的先发优势，将在这一转型中扮演关键角色。此外，机器人市场的快速增长为Allegro的电机驱动器和TMR传感器提供了广阔舞台，其小型化、高精度和节能特性能够满足机器人对复杂运动和长续航的需求。这些趋势表明，Allegro不仅在应对当前行业需求，还在积极布局未来技术生态，其创新能力将持续推动智能、绿色和高效系统的全球普及。