【導(dǎo)讀】有刷直流電機(jī)控制簡單、成本低廉且功能多樣,非常適合需要集成式大功率可靠電機(jī)驅(qū)動器的汽車負(fù)載,比如車窗升降器、天窗控制、門鎖、鎖存器和發(fā)動機(jī)閥門。
如果您正在設(shè)計汽車系統(tǒng),可能會同時面臨器件級和系統(tǒng)級挑戰(zhàn),包括尺寸限制、故障條件,以及滿足可重復(fù)使用以縮短開發(fā)時間的需求。因此,本文將詳細(xì)分析這些挑戰(zhàn)并提供相應(yīng)解決方法。
采用完全集成式高功率密度電機(jī)驅(qū)動器減小系統(tǒng)尺寸
設(shè)計成本優(yōu)化型汽車系統(tǒng)時,需著重考慮減小系統(tǒng)尺寸和節(jié)省布板空間。減小封裝尺寸并將功能集成至有刷直流驅(qū)動器,可減少外部元件數(shù)量,從而節(jié)省布板空間并降低成本。
設(shè)計小型系統(tǒng)時,應(yīng)考慮以下改進(jìn)方法:
● 小型封裝尺寸 — 對于高功率密度解決方案,請使用具有高電流能力的小型封裝尺寸。DRV8243-Q1 系列推出了汽車類 HotRod 四方扁平無引線封裝,尺寸下限為 3mm x 4.5mm,是同類產(chǎn)品中用于有刷直流驅(qū)動器的超小封裝之一。
● 集成電流檢測 — 采用內(nèi)部電流調(diào)節(jié)和電流反饋引腳,無需外部電流檢測電阻器,從而節(jié)省布板空間并降低成本。
● 集成式場效應(yīng)晶體管 (FET) 解決方案 — DRV8243-Q1 系列可驅(qū)動高達(dá) 32A 的 H 橋峰值電流和 46A 半橋峰值電流。采用支持中高電流的集成式解決方案,無需使用柵極驅(qū)動器和外部 FET,可節(jié)省布板空間并降低成本。電流能力取決于印刷電路板設(shè)計和環(huán)境熱條件,因此,請務(wù)必查看我們的瞬態(tài)熱計算器,了解您的系統(tǒng)所能驅(qū)動的電流值。
使用更小的封裝(如圖1所示)并盡量減少外部元件數(shù)量,可減小電路板尺寸并降低物料清單成本。
圖 1 :DRV8245-Q1 器件系列尺寸比較
可靠解決方案的保護(hù)和診斷功能
從電動后備箱門到燃?xì)獍l(fā)動機(jī)閥門的各種應(yīng)用中,電機(jī)驅(qū)動器都扮演著重要角色。因此,設(shè)計出能夠檢測并防止各種故障情況的可靠解決方案十分必要。
DRV8243-Q1 器件系列是首批在電機(jī)驅(qū)動器處于開啟和關(guān)閉狀態(tài)時都能提供開路負(fù)載檢測和短路保護(hù)的器件。圖2所示為器件離線保護(hù)功能如何使用連接到H橋的無源電阻器網(wǎng)絡(luò)在啟用FET之前檢測系統(tǒng)問題。即使H橋處于關(guān)閉狀態(tài),該功能也有助于避免電機(jī)驅(qū)動器發(fā)生損壞或出現(xiàn)異常行為。
圖 2 :DRV8243-Q1 的關(guān)閉狀態(tài)診斷
離線診斷有利于保護(hù)電機(jī)驅(qū)動器免受系統(tǒng)其他部位所發(fā)生故障的影響,避免整體磨損。如需了解更多關(guān)于 TI 離線保護(hù)功能如何保護(hù)汽車系統(tǒng)的信息,請參閱應(yīng)用手冊“電機(jī)驅(qū)動器中的開路負(fù)載檢測”
串行外設(shè)接口選項提供詳細(xì)診斷,旨在確認(rèn)故障的類型及發(fā)生位置,通過提供電機(jī)驅(qū)動器故障的問題根源,可節(jié)省設(shè)計人員解決問題的時間。
采用可擴(kuò)展驅(qū)動器優(yōu)化設(shè)計
電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動汽車中的各種負(fù)載,比如繼電器、電磁閥和電機(jī)。有時,這些負(fù)載全部匯集于同一應(yīng)用,比如車門模塊或車身控制模塊。
DRV8243-Q1 系列的H橋和半橋驅(qū)動器支持設(shè)計重復(fù)使用,可在汽車系統(tǒng)中擴(kuò)展不同負(fù)載。該器件系列具有相似的固件、功能和封裝引腳排列,支持在各種負(fù)載和電流范圍內(nèi)重復(fù)使用,有助于縮短設(shè)計時間。用于獨立模式時,H 橋驅(qū)動器可驅(qū)動兩個單向有刷直流電機(jī)、電磁閥或繼電器,無需兩個獨立半橋驅(qū)動器;如圖3所示。
圖 3 :采用 DRV8243-Q1 系列型號實現(xiàn)跨多種負(fù)載擴(kuò)展
除具有相似固件外,DRV8243-Q1和 DRV8244-Q1引線式封裝還為引腳對引腳兼容,因此,在按比例調(diào)高或調(diào)低功率級別時更容易插入和更換這些器件。
設(shè)計汽車解決方案時,解決方案尺寸、保護(hù)性能和設(shè)計重復(fù)使用是需要考慮的關(guān)鍵因素。如果對本文中的相關(guān)內(nèi)容有任何疑問,歡迎您在TI E2E電機(jī)驅(qū)動器論壇中提出。
其他參考資料
● 閱讀技術(shù)文章“引線框上倒裝芯片式封裝在電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用中的優(yōu)勢”。
● 如需了解有關(guān)集成式電流檢測優(yōu)勢的更多信息,請參閱應(yīng)用簡介“集成式電流檢測的優(yōu)勢”。
● 如需了解更多關(guān)于 TI 離線保護(hù)功能如何保護(hù)汽車系統(tǒng)的信息,請參閱應(yīng)用手冊“電機(jī)驅(qū)動器中的開路負(fù)載檢測”。
● 閱讀應(yīng)用手冊“用電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動電磁閥”。
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