在現(xiàn)代汽車控制系統(tǒng)中，電機電流測量和控制是確保系統(tǒng)高效、安全運行的關(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，而固態(tài)電機驅(qū)動器則提供了更集成、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)電機驅(qū)動器的優(yōu)勢及其在汽車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

電機電流測量與調(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決定何時關(guān)閉電機或限制電流。然而，固態(tài)電機驅(qū)動器通常集成了低端電流并聯(lián)放大器，因此只需要一個單獨的電流檢測電阻即可。

德州儀器（TI）的電機驅(qū)動器進一步簡化了電流調(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)電機驅(qū)動器。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，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）達林頓管和兩個電阻以及一個保護二極管，可以實現(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。對于雙向電機控制，還需要兩個單刀雙擲（SPDT）繼電器，這進一步增加了電路的復(fù)雜性。而采用TI的電機驅(qū)動器，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。

電機轉(zhuǎn)速曲線

傳統(tǒng)繼電器控制的電機轉(zhuǎn)速曲線非常低效。為了實現(xiàn)多速控制，如動力車窗、升降車門、天窗、滑動車門或泵的應(yīng)用，通常需要多個不同尺寸的電阻器或具有不同速度的多繞組電機。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的電機驅(qū)動器提供來自MCU的兩個脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號即可控制電機轉(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PWM信號施加到使能引腳，而簡單的邏輯高或低相位引腳控制電機的方向。這種接口方式使得設(shè)計多速泵、滑動玻璃天窗的定制運動曲線、軟關(guān)閉動力車窗、可變速擋風(fēng)玻璃雨刮器等應(yīng)用變得更加簡單和高效。

實例：天窗電機模塊參考設(shè)計

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

這一設(shè)計不僅實現(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)電機驅(qū)動器，設(shè)計人員可以快速、輕松地重新設(shè)計當(dāng)前正在使用繼電器的大多數(shù)現(xiàn)代有刷直流電機控制器電路。

結(jié)論

總之，固態(tài)電機驅(qū)動器在汽車控制系統(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。通過集成電流檢測放大器、內(nèi)部比較器和PWM控制功能，TI的電機驅(qū)動器顯著簡化了電機控制的設(shè)計流程，同時提高了系統(tǒng)的效率和可靠性