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采用高度集成的电机控制方案应对最新的汽车趋势
采用高度集成的电机控制方案应对最新的汽车趋势
当前，汽车功能电子化趋势正日益加强，以应对日益严格的燃油能效法规，和满 足消费者对节能、安全、舒适以及便捷等方面的更高要求。汽车已经从单纯的机 械产品变身为复杂的机电一体化产品，安装在汽车中的电机数量持续增加。据预 测，到 2020 年，每辆豪华车中的电机数将多达 120 台。直流无刷 (BLDC)电机由 于具有多种优势，正被越来越多地整合至汽车水泵、油泵、燃油泵、散热风扇、 暖通空调(HVAC)、混合动力系统、座椅风扇等部件，实现更高能效和性能。
直流无刷电机的优势
直流无刷电机无需电刷和换向器，解决空间受限的系统设计，且不用担心一般的 磨损、火花和噪声，提供良好的控制，为汽车内的特定应用提供可变速控制。更 重要的是，直流无刷电机可提升燃油能效，节省约 60%~70%的能耗。当无刷电机 用于电动助力转向(EPS)，行驶里程增加 3~5%，用于 电动水泵(EWP)及电动油泵 (EOP)提升约 3%的能效，用于燃油泵提升约 1%的能效。例如，水泵和油泵通常通 过发动机电源运行。如果发动机停止，发动机启停系统就没有电 源。但是，如 果电机用于水泵和油泵，无论发动机是启动还是停止，这些功能都可独立运行， 从而提升燃油经济性。
采用直流无刷电机的设计考量
若采用直流无刷电机替代有刷电机，那么以前必须由换向器机械式完成的工作， 现在通过三相逆变器电气化完成。逆变器需要一个门极驱动器，它通常由一个微 控制器实施复杂的软件算法来控制。这增加了系统复杂性，对工程师来说是一大 技术挑战。而安森美半导体推出的智能直流无刷电机控制和驱动芯片 LV8907， 可解决这一挑战。该方案无需外部电机位置传感器或系统微控制器，减少 PCB 占 位面积，自带嵌入式控制算法，无需自写电机控制算法，降低系统复杂性，缩短 开发周期，加快产品上市。
智能直流无刷电机方案 LV8907 概览
LV8907 利用无传感器驱动逻辑实现无传感器 120 度或 150 度控制换流，采用近 似正弦波运行以满足无声驱动要求。可配置的参数适合一系列电机和负载组合， 一次性可编程(OTP) 内存提供参数存储，实现方案定制化，省去外部元件来执行 各种设置，实现独立工作，集成门极驱动器，用于驱动外部 N-MOSFET，电荷泵 驱动提供 100% 占空比和扩展的低压工作。芯片通过 LIN 接口与外界交互，SPI 接口提供配置、实时控制和诊断。在汽车应用中，要求能在 150 °C 的环境温度 (Ta)和 170 °C 的结温(Tj)下工作，LV8907 耐受工作结温达 175℃，确保在严苛的 汽车工作环境下的可靠性，完全符合 AEC-Q100 标准。
由于 LV8907 高度集成 MOSFET 门极驱动器、LIN 收发器和低压降稳压器(LDO)， 最大限度地减少占位面积;无需依赖的位置传感器，无软件缺陷，故障监测及诊断 功能完善，集成逐周期限流、过流保护、过压/欠压保护、过温保护、堵转保护等 一系列保护特性，基于状态机的方案采用 OTP 实现参数化，无 EMI/EMC 问题引 起的数据损坏，实现最高系统可靠性;LV8907 无需软件和易于定制，比基于微控 制器的方案缩短达 80%的开发时间，加快产品上市，并节省物料单成本。
随着降低汽车内电子电路成本、减小尺寸及重量，和实现更高可靠性的要求日益 增加，智能功率模块可更好地满足趋势所需。如上海合美电子科技有限公司所代 理的三菱 DIP-IPM 模块，内置 LVIC 和 HVIC，使无光耦直接驱动成为可能，单控 制电源（15V）驱动，提高可靠性和马达效率，减少部品点数，降低设计和加工 成本。可用于驱动汽车滑动门、EPS 单元、泵、雨刮、HVAC、汽车空调和散热风 扇。
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