TI 车身微特电机驱动 IC 产品介绍

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那我们刚才已经提了 就是我们的 smart gate driver 然后提到了我们用模拟 IC 去 取代继电机的这样子一种方式 那我们也来介绍一下 TI 的话目前主推的 推荐的针对那个就车身电机 一些模拟电机驱动 IC 产品 首先我们来看一下 就是 TI 是在模拟电机当中 产品线比较丰富的一个公司 所以我们目前有提供针对直流有刷电机 步进电机无刷电机的完整的产品系列 那么其中针对车身来说的话 直流有刷电机 我们的产品可以支持12伏24伏的系统电源 然后我们内置 MOSFET 的产品 那最小的 RDSon 是 160 毫欧 我们可以支持十个安培的峰值电流 那么我们的 smart gate driver 智能门极驱动器 那配合外置 MOS 管的话 我们可以提供到 60 安培的 连续工作的连续工作驱动电流 所使用的关键技术 刚才已经提到了叫 smart gate driver 那第二个我们叫做内置的电流检测 这个我们在后面的产品当中也可以看到 TI 的一部分产品 内置 MOSFET 的产品 它本身使用了电流镜像的一个方式 它通过芯片内部 MOSFET 上面直接做电流镜来检测电流 并通过模拟的方式 可以输出给 MCU 那么就可以节省大家在 芯片外部去加电流检测运放 包括那个电阻 那我们知道电阻它因为是要跑 桥上的大电流 所以通常来说它封装会比较大 另外它也是一个巨大的发热源 那么这个技术通过移走那个电阻 可以节省 PCB 的一个 就是非常大的去节省 PCB 的面积 而且它可以减少 PCB 上面的一个发热源 另外我们几乎所有的产品 都提供低电流控制功能 可以帮助大家去抑制直流有刷电机 在启动和堵转时候产生的大电流 我们在稍后也会介绍 这边列举的这些那个明星产品 包括 DDRV8871 72 73 这三颗都是那个内置 MOSFET 的产品 和 DRV8702 03 就是我们的门极驱动器 步进电机我们也同样发布了几款产品 那后面我们也会有更多的新产品 在今年年底到明年年初在 TI 官网上发布 它也是会支持 12 伏和 24 伏的系统电源 那目前我们的步进电机产品 全部都是内置 MOS 管的 单路的驱动电流最大可以到1.5安培 那我们当中会有比较好的一个技术 首先是我们叫 Auto Tune 的一个技术 那我们知道步进电机 都是需要用电流检测的一个方式 电流控制的这样的一个方式 所以我们是希望我们在 XY 两个输出当中 都去很好地控制电流 那特别是在做细分的时候 我们希望我们的电流会是正弦波 那么要达到这个控制的话 我们必须对电流衰减 PWM 当中的电流衰减部分做精确的控制 所以做过步进电机 大家都知道我们要调那个衰减模式 是非常困难的一件事情 那以往的集成 IC 通常只会提供给大家 快衰减慢衰减和固定比例的 就是快慢混合的衰减模式 那么不管选用哪一种 总会有很多的工作场景 比方说在某些转速下 或者是在某些工作电压下面 没有办法调到一个理想的模型 那我们 Auto Tune 技术的话 它是使用了实时的自动调整的一个方式 它会去动态的调整 快衰减和慢衰减的一个比例 那它不再受到工作电压转速之类的限制 它可以帮助大家用一个单芯片方案 但同时可以得到最理想的一个电流波形 那么有兴趣的就是朋友 大家可以在 TI.com 上面 搜索关键字 Auto Tune 来去了解 更多的去了解这样子一个技术 另外的话我们的步进电机产品 绝大多数都内置了 Indexers 这样子话你要做高达 32 细分 你都可以不用在外部 MCU 一个技术去控制电流 芯片本身内部已经有 index 表 你只要选择比方说那个 半部驱动 1/4 1/16 选择好以后 芯片就会自动根据就是你选择的这个点 然后追随 step 信号 然后来做这样子的一个自动的控制 那么这样子的话 它基本上芯片的接口也会很简单 通常都会使用 step+ dir 的方式 一个 PIN 脚控制正向反向 一个 PIN 脚来接收步进信号 那目前这边我们通常 就是车身上面比较常见的 步进电机的芯片是 8823 和 8824 直流有刷电机 直流无刷电机 这个是 TI 目前在汽车当中 投入最大的一个领域之一 我们已经发布了一些产品 它可以支持 12 24 和 48 伏的电源系统 那么目前可以支持到的就是外部 MOSFET 通过外部 MOSFET 可以支持到电流 可以高达一百个安培 那么我们也有相应的那个参考设计 在 TI 官网上做了一个发布 那么它使用到的首先都是 smart gate driver 目前我们发布的所有直流无刷的产品 都是 smart gate driver 的一个技术 那么它支持最少只需要一路 PWM 输入 那么用这一路 PWM 做调速 那其他的换相都可以用 GPIO 来做 另外我们的产品很多都是集成了内部运放 还有一些集成了像那个 就是 DCDC 或者 LDO 的 这样一个供电的管理芯片 所以基本上都可以支持 传感器或者无传感器的 甚至 FOC 的这样子一些高级的一个算法 那其中最常见的一个产品 就是我们刚才提到的第 DRV8305 那么稍后我们也会发布 DRV8343 这样子一颗 就是新的一个三相无刷电机驱动器产品 那相关的我们也会发布相当多的 TIDA 的参考设计 那么也欢迎大家用这些应用的 那个关键词去搜索 或者直接在 TI.com 上面 我们有分应用的这样子一个目录 可以在汽车然后车身当中 去找到这样子一些参考设计 那么所有的 TIDA 的参考设计 我们都会提供像电路 然后那个框图 还有基于这样子一个子系统 整个系统级的一个测试的一个数据 另外我们也会提供完整的 BOM 清单 包括我们还会做一些那个文档 告诉大家实际的就是它的测试一个结果 和它的一个实际这个方案的一个表现 所以对于大家节省那个就是设计的精力投入 节省设计时间 特别是在接手一个比较新的一个项目的时候 会有比较大的一个参考的参考意义 我们来介绍几个比较常见的车身当中应用 那首先我们这边在看的是一个天窗和车尾门 那么天窗和车尾门目前都是使用继电器 去驱动直流有刷电机的这样一个方式 所以我们也会推荐大家可以去考虑使用 DRV8702 DRV8703-Q1 这样子的 gate driver 去配合 MOS 来替代继电器 那我们刚才提到这些都是 smart gate driver 意味着你们可以使用非常少的器件 就是 gate driver 加上 MOSFET 就可以直接搭建一个 power stage 来驱动这样的 DC 电机 基本上不太需要额外的 外面去做一些更多的就是保护电路 或者说是有其他的 像门极电阻回路这些都可以去掉 我们的 IDRIVE TDRIVE 设定 也可以非常方便地 帮助各位来调整 EMI 另外这边还特别提到 就是 smart gate driver 全部都是内置了就是闭环控制的死区时间 所以大家都不再需要 MCU 里面 去额外设定死区时间了 我们可以自动调整 并且保证 MOSFET 不会出现直连 我们有提供像那个 Miller Clamp 这样子的一个保护 刚才提到的 VDS 短路保护 另外我们所有的 smart gate driver 还额外增加 VGS 也就是 gate to source 这样一个电压的一个监测 防止 gate 端的短路或者 gate 端 因为某些原因没有正常打开和关断 那我们这个 8702 和 03 都是使用了五毫米乘五毫米的 小型 QFN 封装 那么这个封装都是有 wettable flank 的 所以大家也不用担心 出厂检测焊点的这样一个问题 wettable flank 大家还是可以做 可视化的一个检测的 然后所有芯片都是内置 charge pump 的方式 所以它可以支持100%的占空比 8702 和 03 还内置了电流检测运放 它可以直接提供桥上的电流检测反馈MCU 又那更多的信息 大家也可以使直接使用这些 那个 8702 03 的那个产品号 在 ti.com 上面 在产品目录当中 找到更多的 TIDA 还有应用笔记 在车门当中的话 我们知道它有很多的电机会是 集成在车门控制的那个模组里面的 那么它当中就用到了 我们刚才提到的说这种分时复用的方式 也就使用 N+1 个半桥控制 N 个电机 那么它通过半桥的复用 就可以节省半桥数量 这样子的话你就可以使用更少的 IC 半桥 控制这些电机 使成本和体积变得更小 那么 TI 的话 基本上我们的不管是全桥半桥 IC 包括我们后面会发布的三相的 DRV8343 我们都是支持半桥控制 你都可以把它里面的一个上管 和一个下管单独独立作为一个半桥 进行独立的控制 所以他都可以做一个非常好的 那我们就会有三路的两路的 和刚才提到的和单半桥 这样 IC 你可以把它们组合起来 选择最合适的一个数量 那所以我们的产品也都是会有 smart gate driver 的 那这边就不再多介绍了 然后所有的那个产品 都会使用非常小的一个封装 0203 都是 5×5 的一个封装 另外来说的话 我们也有一些就是这边提到 比方说 8801A-Q1 这样子一个小的 内置 MOS 管的一个特别简单的IC 那么它是做比方说这个 Door Handler Presenter 就是自动的门把手 这种比较小电流应用当中 你可以选择这种单集成的一个 IC 他非常小然后它是全集成的 也带了保护功能 外部不需要什么特别多的额外器件 就可以驱动一个 大概两安培左右的一个小的直流电机 那车窗控制当中的话 同样也会是使用到 8702 03 这样子的那个驱动器 那也是用来去替代继电器的方案 那么使用了 PWM 控制以后 基本上你可以使这个窗户的 上升和下降做得更平稳 那么特别是遇到比方说 夹手的这样子一个状态的时候 你可以用这种 PWM 方式 可以做到更快的响应 然后我们有一个叫 soft close 的技术 可以使这个车窗的这个运动 对客户来说会提供一个更加平缓 然后非常那个友善的运动方式 这边再额外提一句 就是 TI 的那个 8702 03 当中 我们刚才提到有 charge pump 那么这个 charge pump 本身也可以 用来做那个 reverse battery 这样子的 保护所使用的 MOSFET 的那个电压驱动 因为我们是有提供 大概几十个毫安的一个驱动电流 那 Seat module 就是我们说的电动座椅 电动座椅当中的话会根据实际客户的要求 有多路的这样子一个应用 那么它也是用半桥 做一个分时复用的一个方式来搭的 所以根据客户要求 它可能需要比方说前后 然后那个靠背 还有像那个额外的腰撑这样子一些应用 那也可以用 8702 03 加上那个 8702 03D做一个灵活的一个配置 那在这边的话大家可以去关注一下 我们刚才提到的 TIDA01330 它就是这样子一个比较好的 双轴的电动座椅的一个参考设计 在座椅当中的话可能会比较多的关注 这个 EMI 的问题 那 smart gate driver 刚我们也提到 IDRIVE TDRIVE 你可以 灵活的用 SPI 或者电阻去设定 你可以在做测试的同时 就是动态的去调整 IDRIVE TDRIVE 的设定 去调整那个 turn on turn off 的那个 slew rate 来规避 EMI 的一个问题 然后车身当中我们讲到了这个大类 那还有一些非常零散的那个电机 因为我们知道车身当中 用到电机数量是非常多的 那这边还列举了一些 那刚才有提到就是那个 charger 充电口这边有一个自动锁扣 那么它其实就是一个非常简单的电机 电流也不大 所以我们一般会推荐像 8872 这样子一个内置 MOS 只有八个 PIN 脚的简单的 H 桥 直接来控制电机 然后有一些使用压电方式去控制的电喇叭 那么他们也可以使用像那个 DRV8801A-Q1 也是一个 16pin 脚 非常简单的内置 MOSFET 这样一个 H 桥 还有刚才我们也说过 那个抬头显示当中你需要去调整 那个抬头显示在和驾驶员 根据驾驶员的目光的一个位置 去调整它抬头显示的投影位置 那么所以这部分一般会用到一个 直流有刷电机或者一个步进电机 去调整那个设备的一个投射角 那么在这里的话也会推荐大家使用 这边列出来的这些 8801 8832 8824 这样一些产品 然后我们来介绍几款 刚才其实我们也有提到过的一些 所谓我们的明星产品 首先我们来看两颗非常简单的 八个 PIN 脚的那个车规级 H 桥 8871Q1 8872Q1 他们都是可以支持 12 伏和 24 伏工作电源 他们的工作电压范围是 6.8 到 45 伏 然后 RDSon 是 565 毫欧 那基本上我们可以支持 3.6A 的峰值电流 大概连续工作电流可以在两个安培 他们都使用了八个pin脚带散热片 可以用 PCB 散热的这样子一个功率封装 然后都是用单 PWM 控制半桥的方式 来做的简单的 interface 那个接口 同时他们提供在支持 在做直流有刷电机驱动的时候 支持那个刹车模式 我们从它的框图可以看到 就是这两颗芯片都是非常简单的芯片 那么这边 8871 的话 它有一个特色就是说 我们刚才提过我们有一个叫 那个内置电流检测的一个技术 71 就是把电流检测部分移到了芯片内部 你可以看到在这当中 它的桥的 ground 的对地是没有电阻的 通过芯片内部的 mirror 电流镜来实现那个电流检测 通过外部一个 K 级的小电阻 就可以设定你所需要限定的那个电流 那个点就会被应用在就堵转 还有就是启动的时候的 电流的那个峰值抑制当中 那所以我们看到 IN2 IN2 两个非常简单 PWM 接口分别控制两个半桥 或者你可以直接把它组合起来 控制一个直流有刷电机 整个外部器件的话 只有这一个 K 级的电阻 电流的那个设定和 VM 这边的电容 那 8872 和 71 的那个主要区别在于 8872它没有提供内置的电流检测 但是它有内置电流检测运放 所以不需要外接运放 只需要外部去接一个电阻 就可以来设定电流 那么它比 8872 额外多一个 nFAULT 功能 当芯片出现我们刚才提到的 像过流过热这样一些错误的时候 在芯片做保护的同时 nFAULT 会被拉低 这样可以触发 MCU 一个保护中断 告诉 MCU 就是这边的芯片 目前处于电机驱动芯片 目前处于一个保护动作状态 所以我们大概再来那个就是总结一下 就是 8871 和 8872 这两颗都是八个 PIN 脚 然后单 PWM 接口的 这样一个简单的 H 桥的一个控制 然后他们可以支持 12 伏 和 24 伏的系统电源 可以提供连续工作电流大约在两个安培 然后我们来介绍一下 我们比较新发布的 DRV8873-Q1 那个是我们目前就是内置 MOS 当中 RDSon 最小的产品 在 25 度 12 伏的那个工作状态下 RDSon 上下桥加起来是 160 毫欧 所以我们可以支持峰值电流到十个安培 目前它主要是针对 12 伏的一个应用 然后最高耐压可以到 40 伏 那么这颗芯片的话它本身支持 非常丰富的那个接口类型 它可以支持单 PWM 控制 或者是 PH/EN 的接口 或者是独立的 1/2 半桥的这样子一个控制 另外的话这颗产品也全部内置了 那个我们刚才说的 Current mirror 技术 而且它可以它有两个 PIN 脚输出 那个就是实时电流的值 给到MCU MCU 仍然可以以等比 就是 1‰ 比例去采集到 实时半桥上的一个电流 另外 8873 是使用 SPI 接口的 所以它不仅可以提供保护 它还可以提供诊断信息 那这边就是它的一个框图 首先我们可以看到 它是使用了 charge pump 的一个方式 所以它可以支持 100% 的那个 PWM duty 另外在输出当中我们可以看到 它的那个就是桥上对地的话 这个电阻是可以不要加的 因为它本身已经有了 那个我们叫电流镜像技术 而且我们会有两个 IPROPI 的一个输出 然后直接做一个等比例减少以后的小电流 它和那个就是实际输出 桥上的那个输出电流 是等比例那个缩小的值 给到 MCU 然后 MCU 仍然可以 实时采集到这两边的电流 但是并不需要额外的那个电阻 本身接口的话 这些 PIN 脚都是可以复用的 可以支持 IN 可以支持 PH/EN 那么我们也有最低那个 就是微安级的一个那个休眠模式 另外我们还是提供了一个 nFAULT 的输出 当出现保护的状态的时候 仍然可以通过 nFAULT 来触发 MCU 而且它的 SPI 接口是可以通过 我们叫 FAULT resistor 向前端 MCU 来提供诊断信息 这边是我们提供 8873 有两个不同的版本 刚才看到的是 DRV8873H 所以它是一个硬件的那个接口 所以他不提供 SPI 接口 然后 8873S 的话提供 SPI 接口 所以你可以得到那个完整的一个诊断信息 然后我们来介绍一下我们非常常见的 8702 03Q1 的这样一个智能门极驱动器 那么它们都是从5.9伏到45伏 可以工作支持12伏和24伏的系统电源 然后他们的那个 source 电流 和 sink 电流分别达到了 250 毫安和 500 毫安 基本上在 40k 的驱动频率下面 我们可以驱动 200 nC 就 Q gate 等于200 nC 的 MOSFET 全部都是使用 smart gate driver 然后支持包括 PH/EN 还有就是独立半桥的这样子一些接口 他们可以支持那个刹车和非刹车的模式 提供 cycle by cycle 的电流抑制模式 另外我们也是全集成了各种保护 包括像 charge pump 上面的 那个低电压的一个保护 输电电压就是 VM 的低电压保护 包括刚才说的 VGS 监测到的 那个门极驱动器的一个错误 电流的保护等等 从框图上面我们可以看到 那 8702 的话是一个 hardware 就是硬件的接口 它通过外面的那个就是简单的这边的 这样一个电阻来设定 我们里面有提供几种不同的组合 来设定 IDRIVE 和 TDRIVE 值 然后另外一个 RVDS 来设定 VDS 保护的那个电压点 刚才我们提到就是所有这种 smart gate driver 都是通过 VDS 来对每个 MOSFET 做过电流的检测和保护 然后他本身这边有内置了电流检测运放 同时提供 SO 就是那个输出给到 MCU 还是可以去实时地采集到那个电流 所以只需要电阻就可以了 那 8703 的话和 02 基本类似的 他们的主要参数都是一致的 那不同的是说 8703 是使用 SPI 的接口 那也就意味着它还是可以通过 fault resistor 向 MCU 来报告 就是错误的一个诊断的信息 然后我们的 8702 8703 都是使用了 5×5 的一个封装 然后我们都是支持 wettable flank 的 也就是说我们是可以支持各位做 就是焊接以后的一个可视化的一个检测的 870xD 那这边就不再多介绍了 那么它其实是和刚才的 02 和 03 使用了同封装 但只是提供一个半桥的这样一个产品 他们的那个主要作用刚才也提到 就是当你在使用 N+1 半桥去推动 N 个电机的这样子一个方式当中 那这种单路的和刚才双路的 去做一个合理的搭配 你就可以得到奇数驱动桥去驱动偶数个电机 基本上外部配置这样接口都是非常类似的 那今天我们直播就到这边结束了 那我们刚才所提到的这些产品 也欢迎大家继续在 ti.com 上面 去搜索一些更详细的信息 我们这边所展示的这个材料的话 我们也会在一周以后 放在网站上供大家来做一个参考 那么如果大家有任何问题 也欢迎通过 E2E 论坛来和我们做一些交流 非常感谢各位的时间
课程介绍 共计6课时,1小时34分14秒

T-BOX 与车身电机 TI 解决方案

TI 汽车 电机 仪表 T-BOX

内容涵盖 T-Box 解决方案汽车仪表盘应用,车用电机等多个议题
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主讲人简介

罗志明 Maka Luo  德州仪器应用技术支持工程师

从业11年,具有丰富的电子研发经验及汽车电子技术支持,擅长于汽车 ADAS,仪表盘等汽车电子系统解决方案,目前致力于汽车类客户的应用技术支持。

姚志成 zhicheng Yao  德州仪器(TI)大中华区汽车业务拓展经理

致力于在EV/HEV BMS, ADAS等领域的汽车业务增长

郑万宏 alvin  德州仪器电机应用产品线资深技术应用专家。

超过十年的模拟电机驱动 IC 产品技术支持以及市场推广经验。目前负责TI模拟电机驱动 ICDRV系列)在亚洲地区的家电、工业应用、汽车等市场的客户技术支持和产品推广。

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