還在使用繼電器驅(qū)動(dòng)汽車電機(jī)的原因介紹
發(fā)布時(shí)間:2019-01-19 責(zé)任編輯:xueqi
【導(dǎo)讀】隨著汽車電氣系統(tǒng)中日益采用更小更智能的集成電路,現(xiàn)在是開始在解決大家熟視無睹的問題的時(shí)候了:為什么我們?nèi)匀辉谔齑澳K、車窗玻璃升降器、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)便宜而且簡單,但是,考慮到其有限的使用壽命和較大的解決方案尺寸,它們的功能對(duì)于現(xiàn)代電機(jī)應(yīng)用而言似乎頗顯笨重。
對(duì)于安靜、小而安全的解決方案,固態(tài)IC是汽車電機(jī)控制應(yīng)用的最佳選擇。
解決方案尺寸
我們來比較一下兩種解決方案,如圖1所示:典型的繼電器解決方案和具有相同額定電壓和電流的等效固態(tài)解決方案。
圖1:繼電器解決方案與固態(tài)解決方案
針對(duì)解決方案尺寸,固態(tài)8mm×8mm方形扁平無引腳封裝(QFN)加上兩個(gè)雙排封裝N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)約占繼電器解決方案電路板面積的三分之一。
看z軸,整個(gè)固態(tài)解決方案大約9毫米高,或0.035英寸。
如果要構(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)解決方案非常適合此應(yīng)用。
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,在繼電器解決方案中不得不獨(dú)立構(gòu)建這些功能。
電機(jī)電流測(cè)量
對(duì)于任何類型的電流調(diào)節(jié),繼電器和固態(tài)系統(tǒng)都需要并聯(lián)電阻。
繼電器解決方案需要單獨(dú)的分立放大器電路來增加在檢測(cè)電阻上測(cè)量的電壓。
然后將增加的電壓發(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)關(guān)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,因此需要的唯一的分立元件是單個(gè)電流檢測(cè)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檢測(cè)放大器的輸出的內(nèi)部比較器集成逐周期電流斬波方法。
所需要的只是一個(gè)外部基準(zhǔn)電壓,器件將處理電流限制,釋放原來用于MCU或分立構(gòu)建的資源。
檢測(cè)放大器的輸出仍然連接到封裝引腳,但如果您只需要一定程度的電流調(diào)節(jié),請(qǐng)考慮采用完全集成的解決方案,如DRV8702-Q1或DRV8703-Q1。
接口連接MCU
當(dāng)將繼電器和固態(tài)解決方案連接到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)引腳之間的直接連接。
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。
對(duì)于繼電器解決方案,為了實(shí)現(xiàn)類似的輸入控制,需要某種電流增益以控制繼電器內(nèi)的螺線管線圈。
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。
圖3:接口連接MCU
圖3中的繼電器解決方案概述了對(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MCU GPIO引腳直接干擾繼電器線圈。
為了創(chuàng)建H橋并驅(qū)動(dòng)雙向電機(jī),將需要兩個(gè)雙排封裝單刀雙擲[SPDT]繼電器,這意味著需要上述兩個(gè)電路元件來單獨(dú)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)繼電器線圈。
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解決方案。
電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線
帶繼電器的電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線非常低效。
設(shè)計(jì)人員可以通過與電機(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),使用繼電器來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力車窗、升降車門、天窗、滑動(dòng)車門或泵的多速控制方案。
如果要選擇不同的速度,這兩種解決方案都需要更多的繼電器,而更多的繼電器需要更多的電路板空間和分立元件。
使用固態(tài)解決方案,您只需要為TI的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供來自MCU的兩個(gè)脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)來控制電機(jī)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(gè)PWM信號(hào)施加到使能引腳,而簡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)直接轉(zhuǎn)換為具有正確電壓的MOSFET柵極,以完全增強(qiáng)高端或低端MOSFET。
使用這種類型的接口,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、軟關(guān)閉動(dòng)力車窗、便宜的可變速擋風(fēng)玻璃雨刮器或任何其他類型的簡單運(yùn)動(dòng)控制電機(jī)應(yīng)用。
來源:一覽眾車
特別推薦
- 學(xué)子專區(qū) - ADALM2000實(shí)驗(yàn):多相濾波電路
- 如何使用高性能監(jiān)控電路來提高工業(yè)功能安全合規(guī)性?
- 如何通過配置控制器優(yōu)化CAN總線系統(tǒng)性能
- PCI Express Gen5:自動(dòng)化多通道測(cè)試
- 貿(mào)澤與TE Connectivity 和Microchip Technology聯(lián)手推出聚焦汽車Zonal架構(gòu)的電子書
- 賀利氏燒結(jié)銀在功率模塊中的應(yīng)用
- 自主移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì)指南,看完秒懂
技術(shù)文章更多>>
- 基于 SiC 的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)開發(fā)和驗(yàn)證套件
- 自主移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì)指南,看完秒懂
- AI不斷升級(jí),SSD如何扮演關(guān)鍵角色
- 賀利氏燒結(jié)銀在功率模塊中的應(yīng)用
- 大電流、高性能降壓-升壓穩(wěn)壓器
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
MediaTek
MEMS
MEMS傳感器
MEMS麥克風(fēng)
MEMS振蕩器
MHL
Micrel
Microchip
Micron
Mic連接器
Mi-Fi
MIPS
MLCC
MMC連接器
MOSFET
Mouser
Murata
NAND
NFC
NFC芯片
NOR
ntc熱敏電阻
OGS
OLED
OLED面板
OmniVision
Omron
OnSemi
PI
PLC