在現(xiàn)代汽車控制系統(tǒng)中，電機(jī)電流測量和控制是確保系統(tǒng)高效、安全運(yùn)行的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的繼電器解決方案需要復(fù)雜的分立元件和電路設(shè)計(jì)，而固態(tài)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器則提供了更集成、更高效的替代方案。代理銷售德州儀器旗下全系列IC電子元器件-中芯巨能為您分享一篇：德州儀器DRV8702-Q1和DRV8703-Q1固態(tài)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)勢及其在汽車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

電機(jī)電流測量與調(diào)節(jié)

無論是繼電器還是固態(tài)系統(tǒng)，電流調(diào)節(jié)都需要并聯(lián)電阻來檢測電流。繼電器解決方案通常需要單獨(dú)的分立放大器電路來增加在檢測電阻上測量的電壓，并將其發(fā)送到微控制器（MCU）的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），以便MCU決定何時(shí)關(guān)閉電機(jī)或限制電流。然而，固態(tài)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通常集成了低端電流并聯(lián)放大器，因此只需要一個(gè)單獨(dú)的電流檢測電阻即可。

德州儀器（TI）的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步簡化了電流調(diào)節(jié)過程，通過集成內(nèi)部比較器和逐周期電流斬波方法，只需提供外部基準(zhǔn)電壓，設(shè)備就能自動(dòng)處理電流限制。這種完全集成的解決方案釋放了原本用于MCU或分立構(gòu)建的資源，使設(shè)計(jì)更加簡潔高效。例如，DRV8702-Q1和DRV8703-Q1就是兩款具有高度集成特性的固態(tài)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。如需DRV8702-Q1和DRV8703-Q1產(chǎn)品規(guī)格書、樣片測試、采購、BOM配單等需求，請加客服微信：13310830171。

接口連接MCU

當(dāng)將繼電器和固態(tài)解決方案連接到MCU時(shí)，固態(tài)IC通常可以直接與MCU的通用輸入輸出（GPIO）和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）引腳連接。這些IC具有足夠的靈活性，能夠支持1.8V、3.3V或5V邏輯電平電壓。相比之下，繼電器解決方案為了實(shí)現(xiàn)類似的輸入控制，需要額外的電流增益電路來控制繼電器內(nèi)的螺線管線圈。

使用NPN雙極結(jié)型晶體管（BJT）達(dá)林頓管和兩個(gè)電阻以及一個(gè)保護(hù)二極管，可以實(shí)現(xiàn)MCU GPIO引腳直接控制繼電器線圈。然而，這種方法增加了電路復(fù)雜性和占用空間。對于雙向電機(jī)控制，還需要兩個(gè)單刀雙擲（SPDT）繼電器，這進(jìn)一步增加了電路的復(fù)雜性。而采用TI的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，可以移除所有這些分立元件，創(chuàng)建更小、更干凈的PCB解決方案。

電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線

傳統(tǒng)繼電器控制的電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線非常低效。為了實(shí)現(xiàn)多速控制，如動(dòng)力車窗、升降車門、天窗、滑動(dòng)車門或泵的應(yīng)用，通常需要多個(gè)不同尺寸的電阻器或具有不同速度的多繞組電機(jī)。這意味著需要更多的繼電器和分立元件，從而增加了電路板的空間需求和復(fù)雜性。

使用固態(tài)解決方案，僅需為TI的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供來自MCU的兩個(gè)脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號(hào)即可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。在DRV8702-Q1和DRV8703-Q1上，TI提供了相位/使能模式，其中只有一個(gè)PWM信號(hào)施加到使能引腳，而簡單的邏輯高或低相位引腳控制電機(jī)的方向。這種接口方式使得設(shè)計(jì)多速泵、滑動(dòng)玻璃天窗的定制運(yùn)動(dòng)曲線、軟關(guān)閉動(dòng)力車窗、可變速擋風(fēng)玻璃雨刮器等應(yīng)用變得更加簡單和高效。

實(shí)例：天窗電機(jī)模塊參考設(shè)計(jì)

小占用空間天窗電機(jī)模塊參考設(shè)計(jì)展示了如何使用固態(tài)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)天窗和車窗玻璃升降應(yīng)用。該TI參考設(shè)計(jì)采用了DRV8703-Q1柵極驅(qū)動(dòng)器，集成了電流并聯(lián)放大器和兩個(gè)雙排封裝汽車級(jí)MOSFET，相比典型的繼電器解決方案，顯著減小了功率級(jí)布局的尺寸。該設(shè)計(jì)還包含了兩個(gè)DRV5013-Q1鎖存型霍爾傳感器，用于對電機(jī)位置進(jìn)行編碼。

這一設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了緊湊的PCB布局，還提高了系統(tǒng)的可靠性和性能。通過使用TI的固態(tài)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，設(shè)計(jì)人員可以快速、輕松地重新設(shè)計(jì)當(dāng)前正在使用繼電器的大多數(shù)現(xiàn)代有刷直流電機(jī)控制器電路。

結(jié)論

總之，固態(tài)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在汽車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用帶來了諸多優(yōu)勢，包括更高的集成度、更小的PCB占用空間和更簡化的電路設(shè)計(jì)。通過集成電流檢測放大器、內(nèi)部比較器和PWM控制功能，TI的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器顯著簡化了電機(jī)控制的設(shè)計(jì)流程，同時(shí)提高了系統(tǒng)的效率和可靠性