固态电机驱动器在汽车控制系统中的应用

在现代汽车控制系统中，电机电流测量和控制是确保系统高效、安全运行的关键。传统的继电器解决方案需要复杂的分立元件和电路设计，而固态电机驱动器则提供了更集成、更高效的替代方案。代理销售德州仪器旗下全系列IC电子元器件-中芯巨能为您分享一篇：德州仪器DRV8702-Q1和DRV8703-Q1固态电机驱动器的优势及其在汽车控制系统中的应用。

电机电流测量与调节

无论是继电器还是固态系统，电流调节都需要并联电阻来检测电流。继电器解决方案通常需要单独的分立放大器电路来增加在检测电阻上测量的电压，并将其发送到微控制器（MCU）的模数转换器（ADC），以便MCU决定何时关闭电机或限制电流。然而，固态电机驱动器通常集成了低端电流并联放大器，因此只需要一个单独的电流检测电阻即可。

德州仪器（TI）的电机驱动器进一步简化了电流调节过程，通过集成内部比较器和逐周期电流斩波方法，只需提供外部基准电压，设备就能自动处理电流限制。这种完全集成的解决方案释放了原本用于MCU或分立构建的资源，使设计更加简洁高效。例如，DRV8702-Q1和DRV8703-Q1就是两款具有高度集成特性的固态电机驱动器。如需DRV8702-Q1和DRV8703-Q1产品规格书、样片测试、采购、BOM配单等需求，请加客服微信：13310830171。

接口连接MCU

当将继电器和固态解决方案连接到MCU时，固态IC通常可以直接与MCU的通用输入输出（GPIO）和模数转换器（ADC）引脚连接。这些IC具有足够的灵活性，能够支持1.8V、3.3V或5V逻辑电平电压。相比之下，继电器解决方案为了实现类似的输入控制，需要额外的电流增益电路来控制继电器内的螺线管线圈。

使用NPN双极结型晶体管（BJT）达林顿管和两个电阻以及一个保护二极管，可以实现MCU GPIO引脚直接控制继电器线圈。然而，这种方法增加了电路复杂性和占用空间。对于双向电机控制，还需要两个单刀双掷（SPDT）继电器，这进一步增加了电路的复杂性。而采用TI的电机驱动器，可以移除所有这些分立元件，创建更小、更干净的PCB解决方案。

电机转速曲线

传统继电器控制的电机转速曲线非常低效。为了实现多速控制，如动力车窗、升降车门、天窗、滑动车门或泵的应用，通常需要多个不同尺寸的电阻器或具有不同速度的多绕组电机。这意味着需要更多的继电器和分立元件，从而增加了电路板的空间需求和复杂性。

使用固态解决方案，仅需为TI的电机驱动器提供来自MCU的两个脉冲宽度调制（PWM）信号即可控制电机转速。在DRV8702-Q1和DRV8703-Q1上，TI提供了相位/使能模式，其中只有一个PWM信号施加到使能引脚，而简单的逻辑高或低相位引脚控制电机的方向。这种接口方式使得设计多速泵、滑动玻璃天窗的定制运动曲线、软关闭动力车窗、可变速挡风玻璃雨刮器等应用变得更加简单和高效。

实例：天窗电机模块参考设计

小占用空间天窗电机模块参考设计展示了如何使用固态电机驱动器实现天窗和车窗玻璃升降应用。该TI参考设计采用了DRV8703-Q1栅极驱动器，集成了电流并联放大器和两个双排封装汽车级MOSFET，相比典型的继电器解决方案，显著减小了功率级布局的尺寸。该设计还包含了两个DRV5013-Q1锁存型霍尔传感器，用于对电机位置进行编码。

这一设计不仅实现了紧凑的PCB布局，还提高了系统的可靠性和性能。通过使用TI的固态电机驱动器，设计人员可以快速、轻松地重新设计当前正在使用继电器的大多数现代有刷直流电机控制器电路。

结论

总之，固态电机驱动器在汽车控制系统中的应用带来了诸多优势，包括更高的集成度、更小的PCB占用空间和更简化的电路设计。通过集成电流检测放大器、内部比较器和PWM控制功能，TI的电机驱动器显著简化了电机控制的设计流程，同时提高了系统的效率和可靠性