隨著汽車(chē)電氣系統(tǒng)中日益采用更小更智能的集成電路（IC），今朝是開(kāi)始在處理大家熟視無(wú)睹的問(wèn)題的時(shí)候了：為甚么我們依然在天窗模塊、車(chē)窗玻璃升降器、動(dòng)力鎖、后擋板升降器、記憶座椅、壓縮機(jī)和泵中用繼電器控制電機(jī)？

當(dāng)然，使用繼電器進(jìn)行設(shè)計(jì)便宜而且簡(jiǎn)單，但是，考慮到其有限的使用壽命和較大的處理方法尺寸，它們的功能有關(guān)現(xiàn)代電機(jī)使用而言仿佛頗顯笨重。有關(guān)靜謐、小而安全的處理方法，固態(tài)IC是汽車(chē)電機(jī)控制使用的最佳選擇。處理方法尺寸

我們來(lái)比較一下兩種處理方法，如圖1所示：典型的繼電器處理方法和具有相同額定電壓和電流的等效固態(tài)處理方法。

圖1：繼電器處理方法與固態(tài)處理方法

針對(duì)處理方法尺寸，固態(tài)8mmampTImes8mm方形扁平無(wú)引腳封裝（QFN）加上兩個(gè)雙排封裝N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）約占繼電器處理方法電路板面積的三分之一?？磟軸，整個(gè)固態(tài)處理方法約莫9毫米高。或0.035英寸。倘若要構(gòu)建電機(jī)驅(qū)動(dòng)器印刷電路板（PCb），輕松地安裝在電機(jī)外殼的背面，TI的固態(tài)處理方法非常適合此使用。

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除了尺寸外，固態(tài)柵極驅(qū)動(dòng)器還集成了一整套保護(hù)功能，在繼電器處理方法中不得不獨(dú)立構(gòu)建這些功能。這些功能包括：電機(jī)電流測(cè)量

有關(guān)任何類(lèi)型的電流調(diào)節(jié)，繼電器和固態(tài)系統(tǒng)都要并聯(lián)電阻。繼電器處理方法要單獨(dú)的分立放大器電路來(lái)新增在測(cè)試電阻上測(cè)量的電壓。然后將新增的電壓發(fā)送到微控制器（MCU）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），以便MCU中的數(shù)字邏輯可以決定何時(shí)封閉電機(jī)或限制電流。但是固態(tài)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通常集成了低端電流并聯(lián)放大器，因此要的唯一的分立元件是單個(gè)電流測(cè)試電阻。圖2顯示了集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC和分立電流測(cè)量電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間的差異。

圖2：分立與固態(tài)電流測(cè)量

TI的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步采取了電流調(diào)節(jié)措施，使用連接到集成電流測(cè)試放大器的輸出的內(nèi)部比較器集成逐周期電流斬波辦法。所要的只是一個(gè)外部基準(zhǔn)電壓，器件將解決電流限制，釋放原來(lái)用于MCU或分立構(gòu)建的資源。測(cè)試放大器的輸出依然連接到封裝引腳，但倘若您只要一定程度的電流調(diào)節(jié)，請(qǐng)考慮采用完全集成的處理方法，如DRV8702-Q1或DRV8703-Q1。接口連接MCU

當(dāng)將繼電器和固態(tài)處理方法連接到MCU時(shí)，固態(tài)IC通?？梢詫?shí)現(xiàn)MCU通用輸入輸出（GPIO）和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）引腳之間的筆直連接。這些IC通常具有足夠的靈活性，可將1.8、3.3或5V邏輯電平電壓與基于接地的高阻抗下拉電阻連接。有關(guān)繼電器處理方法，為了實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的輸入控制，要某種電流增益以控制繼電器內(nèi)的螺線(xiàn)管線(xiàn)圈。圖3顯示了將繼電器和固態(tài)驅(qū)動(dòng)器與MCU連接的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的差異。

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圖3：接口連接MCU

圖3中的繼電器處理方法概述了對(duì)摻雜N摻雜P摻雜N摻雜（NPN）雙極結(jié)型晶體管（bJT）的達(dá)林頓管的需求，兩個(gè)電阻和一個(gè)保護(hù)二極管只會(huì)用MCUGPIO引腳筆直干擾繼電器線(xiàn)圈。為了創(chuàng)建H橋并驅(qū)動(dòng)雙向電機(jī)，將要兩個(gè)雙排封裝單刀雙擲［SPDT］繼電器，這意味著要上述兩個(gè)電路元件來(lái)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)繼電器線(xiàn)圈。使用TI的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之一，可以移除所有這些分立元件，從而創(chuàng)建更小更干凈的PCb處理方法。電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)

帶繼電器的電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)非常低效。設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)與電機(jī)串聯(lián)放置的不同尺寸的電阻器或具有不同速度的多繞組電機(jī)，使用繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力車(chē)窗、升降車(chē)門(mén)、天窗、滑動(dòng)車(chē)門(mén)或泵的多速控制方法。倘若要選擇不同的速度，這兩種處理方法都要更多的繼電器，而更多的繼電器要更多的電路板空間和分立元件。

使用固態(tài)處理方法，您只要為T(mén)I的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)來(lái)自MCU的兩個(gè)脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號(hào)來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。在DRV8702-Q1和DRV8703-Q1上，TI供應(yīng)了相位/使能模式，其中惟有一個(gè)PWM信號(hào)施加到使能引腳，而簡(jiǎn)單的邏輯高或低相位引腳控制電機(jī)的方向。邏輯電平的PWM信號(hào)筆直轉(zhuǎn)換為具有正確電壓的MOSFET柵極，以完全加強(qiáng)高端或低端MOSFET。使用這種類(lèi)型的接口，您可以快速設(shè)計(jì)多速泵、滑動(dòng)玻璃天窗的定制運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)、軟封閉動(dòng)力車(chē)窗、便宜的可變速擋風(fēng)玻璃雨刮器或任何其他類(lèi)型的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)控制電機(jī)使用。實(shí)例

小占用空間天窗電機(jī)模塊參考設(shè)計(jì)是一款用于天窗和車(chē)窗玻璃升降使用的固態(tài)電機(jī)控制模塊。該TI參考設(shè)計(jì)采用DRV8703-Q1柵極驅(qū)動(dòng)器，集成了電流并聯(lián)放大器以及兩個(gè)雙排封裝汽車(chē)級(jí)封裝MOSFET，與典型的繼電器處理方法相比，可創(chuàng)建非常小的功率級(jí)布局。該設(shè)計(jì)還包括兩個(gè)TI的DRV5013-Q1鎖存型霍爾傳感器，用于對(duì)電機(jī)位置進(jìn)行編碼。

使用TI的固態(tài)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)電機(jī)控制系統(tǒng)將有助于減小PCb處理方法的尺寸，從而實(shí)現(xiàn)從同一模塊控制更多的電機(jī)。憑借我們的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的高集成度和簡(jiǎn)單的控制方法，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。