小到扫地机器人、电动牙刷，大到工业变频器、电梯系统，电机早已渗透到生活与生产的每一个角落。据市场数据显示，2025年全球电机控制MCU市场规模将达到6.3亿美元，保持3%的年复合增长率。在这一潜力巨大的赛道中，STM32系列MCU凭借全面的产品矩阵、核心外设优势与完整生态支持，成为电机控制领域的核心解决方案提供商。

在2025年11月6日于深圳举办的第十三届电机控制先进技术研讨会上，意法半导体市场经理罗少贤发表题为《STM32在电机控制中的应用》的主题演讲，围绕STM32在电机控制领域的技术优势、完整生态支持及行业落地案例展开，深度解析其在电机控制场景的创新应用与价值。

电机控制的“关键配置”：

核心外设与明星产品矩阵

电机控制的精准性、稳定性与高效性，高度依赖微控制器的核心外设配置。STM32系列MCU搭载了电机控制必需的核心外设，让精准控制事半功倍：

首先是ADC（模数转换器）：采集电流、电压、温度等关键模拟量，最高采样速率达5Msps，精度为12-16位，不仅能确保数据采集的实时性，更直接决定了单颗MCU可控制的电机数量；

其次是Advanced Timer（高级定时器）：作为电机驱动的“动力输出源”，其核心功能是生成PWM波，支持死区时间设置、互补输出与刹车保护；STM32内置的高级定时器性能得到业界广泛认可；

此外，STM32还集成了内部比较器、高速运放、Cordic数学加速器等差异化外设，既能去除干扰、提供差分型精密高带宽的模拟信号放大器，还能大幅降低CPU负荷，为复杂控制算法（如FOC）预留更多算力。

为匹配不同功率、不同场景的电机控制需求，STM32打造了全面的明星产品矩阵：

• 高性能系列：以STM32H7系列为代表，主频最高达480MHz，CoreMark跑分3224，集成多通道高速ADC与高级定时器，可应对工业伺服等复杂电机控制场景；
• 主流系列：STM32G4主频170MHz，CoreMark跑分550，内置5个12位ADC和7个超高速比较器；还内置6个精密高带宽轨至轨运放，可配置为增益可编程放大器，是家电、电动工具等“模拟增强型”电机控制的首选；
• 入门级性价比系列：STM32G0及STM32C0系列，面向家电、电动工具等大众市场。

从设计到落地：

STM32完整的电机控制生态体系

电机主要分为交流电机、直流电机（有刷）和通用电机三大类，其中交流电机进一步细分为同步电机、可变磁阻电机和异步电机（ACIM）：同步电机包含三相永磁同步电动机（PMSM，采用FOC矢量控制）和无刷直流电动机（BLDC，采用6-step控制），这类电机驱动复杂、计算密集，需三相定时器+同步ADC支持，STM32通过MC-SDK提供完整控制方案；异步电机（ACIM）计算需求有限，仅需基础ADC/PWM功能，STM32/STM8系列可适配；可变磁阻电机涵盖开关磁阻电机和步进电机，STM32电机控制软件开发包提供软件示例，部分功能即将集成到MC-SDK。

从发展趋势看，电机控制从早期有刷直流电机的简单驱动，逐步向无刷化、高精度、智能化方向演进。PMSM（三相永磁同步电动机）和BLDC（无刷直流电动机）因高效性、高控制精度成为市场主流，STM32凭借核心外设（高速ADC、高级定时器等）与完整生态（MC-SDK、开发工具链），实现从简单ACIM到复杂PMSM的多品类电机控制适配，推动电机应用在工业伺服、家电变频等领域的性能升级与场景拓展。

电机控制开发涉及“硬件选型 - 软件编程 - 调试优化 - 量产适配”多个环节，STM32构建了覆盖全流程的生态体系，降低开发门槛，加速产品落地：

硬件开发工具：为便于工程师进行功能验证，STM32可提供三种评价板、两大类参考设计：

软件生态：围绕STM32Cube，构建了软件工具链与固件库体系：

• 底层驱动：STM32CubeHAL/LL库提供标准化的外设驱动接口，支持所有STM32系列，用户无需关注寄存器细节，可直接调用ADC、定时器等外设的API；
• 电机控制固件：X-CUBE-MCSDK（电机控制软件开发套件）集成PMSM FOC、BLDC6-Step等成熟固件库，支持通过图形化工具（Motor Control Workbench）配置参数（如电流环PI参数、PWM频率），生成可直接编译的项目文件；
• 调试与监控：Motor Pilot工具支持中文界面，可实时监控电机转速、电流、温度等参数，同时支持在线修改控制变量（如目标转速），例如在空调压缩机调试中，工程师可通过Motor Pilot快速优化转速斜坡参数，避免启动冲击。

开发效率倍增：

X-CUBE-MCSDK V6与无传感器控制算法

X-CUBE-MCSDK V6：更灵活、更高效的开发工具

X-CUBE-MCSDK V6是STM32电机控制软件的核心，较之前的V5.x版本，在功能与易用性上实现显著提升：

• 全面的控制算法支持：同时支持FOC与6-Step控制，用户可通过Motor Control Workbench的GUI界面切换算法，无需修改底层代码；
• 支持用户自定义硬件板描述：电机开发设计人员拥有更大的自主权，可以描述自己的硬件板，并使用MCWB配置其功能；
• 更全面的图形外设配置；
• 固件配置选项与硬件功能相匹配；
• 支持V5.4和V5.y支持的所有系列（F1除外）引入对STM32H7和STSpin32G4的支持；
• 调试能力强化：Motor Pilot工具新增“CPU性能监控”功能，可实时显示控制算法的CPU占用率，帮助用户优化代码；同时支持数据记录与回放，便于分析电机动态响应。

FOC无传感器控制算法：突破“传感器依赖”瓶颈

传统电机控制需依赖霍尔传感器或编码器获取转子位置，这样会增加BOM成本与PCB复杂度。ST提出两种优化的无传感器算法（可在X-CUBE-MCSDK和st.com中找到），无需此类传感器，即降低BOM成本和PCB复杂度，又实现闭环启动无高峰值电流，节能且保护电机。

• STO-PLL算法：标准Luenberger状态观测器，通过观测电机反电动势估算转子位置，成熟稳定，适用多数PMSM电机；
• HSO（High Sensitivity Observer）高灵敏度观测器：2023年12月推出的创新算法，支持极低转速的精准控制，在启动的时候性能更优异，电流消耗大幅降低。

ZeST/HSO无传感器方案：重塑电机控制体验

STM32 ZeST（Zero Speed Full Torque，零转速全扭矩）与HSO算法协同，形成覆盖 “零速 - 低速 - 高速” 全转速范围的无传感器方案，解决传统无传感器方案“零速无法输出扭矩”、“低速控制精度低”的痛点。ZeST算法通过特殊的电流注入策略，在电机零转速时即可建立稳定的磁场，输出全扭矩；HSO算法则通过优化观测器增益，在低速段（几rps）仍能精准估算转子位置，两者结合后，电机可从“零速”平滑过渡到“高速”，无需切换控制模式。

该算法方案应用效果显著。空调外机应用中，压缩机最低转速可达2rps（同类方案仅4rps），振动振幅降低50%，压机电流减少3%-6%，风机在复杂工况下平稳运行、转向无卡顿；洗衣机应用中，每个洗涤周期节能15%-40%，启动时间缩短，无高峰值电流，延长电机寿命。该方案还适配E-Bike、卷帘门、水泵等场景，兼顾性能、节能与成本优势。

STM32ZeST/HSO无传感器方案配有专用硬件板卡，包含控制板B-G473E-ZEST1S，支持HSO算法；配套功率板STEVAL-LVLP01，支持三电阻或单电阻采样，无需额外元件即可运行无传感器算法；适配板B-ZEST-ADAPT1，支持多电机控制扩展，满足复杂应用场景的原型验证需求。

*** ZeST目前仅提供和ST签署保密协议的客户使用

热门应用方案：赋能多行业智能化升级

ST电机控制创新中心（MCCC）针对家电、工业等热门场景，开发了一系列成熟的系统级方案。

针对不同功率的空调/热泵/AI数据中心方案：

• 2kW家用空调：采用STM32G0+SLLIMM™ nano IPM（智能功率模块），集成d-PFC（功率因数校正）功能，整机效率提升5%，BOM成本降低8%；
• 7kW商用空调：基于STM32G4+STGIK50 IPM，支持三电机控制（压缩机、室内风机、室外风机），集成d-IPFC功能，满负荷运行时能耗降低6%；
• 10kW大功率方案：采用STM32G4+Vienna PFC拓扑，适配数据中心、商业建筑的大型热泵系统，功率密度提升20%。

聚焦高集成度、低成本的冰箱/冷藏箱方案：

STM32G0搭配SLLIMM™ nano IPM，集成度大幅提升，器件数量从14颗减少至5颗，BOM成本降低30%；依托VIPER122电源芯片，待机功耗低至40mW，满足能效标准，且支持300-1200W功率范围，适配不同容积冰箱，后续还将推出GaN方案进一步提升能效。

融合电机控制+AI技术的智能洗衣机方案：

STM32G4 MCU融合AI技术、ZeST无传感器算法与SLLIMM nano第二代IPM，打造智能洗衣机方案，精准解决衣物称重精度低、启动峰值电流大、能耗高的痛点。该方案依托NanoEdge AI实现50g高精度称重，可自动调整水位与洗涤程序，用水减少20%、洗涤时间缩短15%，洗净度提升15%；电机启动无高峰值电流，电机寿命延长30%，每个洗涤周期节能15%-40%，已应用于多个主流家电品牌的高端机型。

结语

从市场规模到技术创新，从开发工具到行业方案，STM32正以全生态优势，成为电机控制领域的“全能选手”。

STM32电机控制线下实训即将在深圳（12月3日）、上海（12月11日）开启，涵盖新品介绍、HSO算法实操、参考设计调试等干货内容，欢迎报名参与！

如需获取更多技术资料，可访问STM32中文官网电机控制页面或STM32 Motor Control Wiki页面。