TI 模拟电机驱动产品推介

大家早上好 我叫高淼 是负责上海地区马达驱动应用的FE 今天很高兴有机会为大家来更新一下我们德州仪器 在模拟电机驱动产品的一些我们所有的产品以及一些新的产品技术的一些介绍 这个是我今天的议程 首先我会大致介绍一下我们电机驱动的一些新的特性 跟标准 然后另外 我会针对我们新的马达驱动产品的特性 然后来介绍一下我们现有的一些 我们最近推出的一些新产品 最后做一些成功案例的分享 因为TI在马达驱动产品的领域 其实已经过了很久很久 大概已经有15年的历史了 在这么长的时间里面 随着科技的发展 我们发现 我们对于马达驱动器的要求有了 越来越多的要求 第一是更加安全 需要马达驱动器运行更稳定 故障率更低 另外是更加的高效 也就是更绿色更环保 能够有更高的运行效率 降低功耗 另外就是更智能 就是说能够使得客户的 研发周期更短 设置更简单 能够解决方案更集成 使得客户的研发周期更加缩短 下面我们来看一下我们TI能够 有哪些优势 能够来实现我们对于马达驱动器产品提出的三个新的要求 一个是用我们丰富的经验跟高度集成的可靠性 来帮助客户实现更加安全的马达驱动 然后 由于我们工艺的先进 以及在制作过程中对低功耗要求的考虑 使得我们的马达驱动器跟同类产品相比 具有更高的效率 从而更加绿色 环保 另外 由于我们先进的算法跟完善的支持 能够 使得客户在使用我们产品的时候更加智能 从而达到缩短客户的研发周期 下面 我会再结合这三点 安全绿色跟智能这三点 介绍一下我们TI的马达驱动产品 首先先简单说一下 我今天介绍的马达驱动产品并 不是针对变频器这样一些高压的产品 而且更多是针对60伏一下的一些马达驱动器的产品 TI的马达驱动主要分为三个部分 主要分为三大类 一类是直流有刷电机的驱动 一类是固定电机的驱动 还有一类就是我们经常所说的直流无刷电机的驱动 另外还包括两类 就是 霍尔传感器和 我们低边驱动开关 就是螺旋管驱动器 我在后面的产品介绍中都会有一些涉及到 首先我们先看我们的安全性 就是我们的可靠性 因为我们的电机驱动产品的销售超过了15年 累计销量其实已经超过10亿颗 广泛应用于硬盘 光驱 打印机等等 在这些领域积累的丰富经验也为我们在新产品的开发中 能够使得我们的产品更加贴合客户的应用跟需求 首先 因为我们的方案更多的是一种集成性的方案 它基本上是把很多的mos板的driver 保护能够集成在一颗芯片里面 从而使得我们BOM数量大大减少 PCB的面积大大减小 另外 我们集成的方案里提供了万全的保护 简单来说 包括过电流保护 短路保护 温度 低电压 击穿保护等等 那么基本上所有保护都会考虑在内 也省得外部电路涉及的一些复杂性 那我们可以举个例子来看 这个还是一个相对简单的直流有刷电机驱动器 我只需要一个全H桥就能实现这样一个简单的功能 但是如果完全用分离方案来做的话 其实还是需要 很多的器件 并且可能PCB的面积可能也会比较大 那我们TI的驱动器做的事情是 就是把这些器件都包在了一颗芯片里边 而且在这个基础上还增加了各种各样的保护 从而使得客户原来 在这样一块需要PCB的面积来实现的电路上面 我们只需要这样小的一个芯片就可以完成 那么这个是我们集成方案给客户带来的价值和 我们的优势所在 我刚刚举例子的这颗芯片就是我们的DRV8837 它是一颗低压的1.8安培的直流有刷电机驱动器 就像我刚刚所提到的 我们的产品主要分为 按照电机的种类不同 分为三大类 就是直流有刷电机驱动器 固定电机驱动器 和直流无刷点击驱动器 那么我这边介绍的一颗是直流有刷电机驱动器 它的工作电压大概是在1.8伏到7伏 工作电流最大 可以达到1.8安培 这是它的简单的框图 然后这个是它的真实的板上的应用 可以看出来 这个板的面积也是很小的 那我还要简单介绍一下 就是我们芯片里面 集成的这些保护的功能 因为我只是以8837为例 但是我们所有这些集成系列的芯片 都是含有类似相同电流保护功能的 过流保护的功能不言而喻 然后其实它的目的就是防止系统出现过流 防止烧毁 能够保证器件在系统异常的情况下 不易损坏 对于一个直流电机驱动器来说 它最简单的就是包了四颗mos管 从而组成一颗全的H桥 我们看一下电流控制的功能 其实在我们的这颗芯片里面 它有了两级电流保护 一级是模拟电流保护 还有一级是称为过流保护 是通过数字的核来作反应 模拟的过流保护是指 当电流开始增大的时候 系统发现 这个时候 其实电流是异常增大 它会首先把这个电流值恒定在一个电流之内 保证这个期间不会损坏 当经过短暂的一个时间之后 它发现这个电流仍然保持在它预设的值之上的时候 它会告诉数字核 从而把整个系统关掉告诉通知用户 这个时候其实系统已经出现异常了 出现过流保护的问题 这样设计的目的是为了防止 因为在过流保护的过程中 出现一些异常状况 从而导致一些不足的话 后面这张图的话 会更加具体地说明这个电路的动作 就是说我这个时候 我的输出会短路了 那么我整个系统的电流 就mos体上经过的电流会增大 但是我们也知道 当mos管在开和关的时候 其实在我的电流母线上去检测的话 会看到很大的噪声 那我不希望这个噪声会误触发我的过流保护 那我会在这个中间嵌入一段 我们称为blanking time 那么在这段时间内 怕出现过流保护 我依然不会动作 但是我做的事情是 我通过刚刚那张图上面话的模拟部分的过流保护 我人为的增大mos管的导通阻RBS 然后通过增大RBS使得我的 短路电流也维持在一个可以接受的范围之内 当blanking time结束之后 这个地方画的大概是3微妙 3微妙的blanking time结束之后 我应该认为 这时候mos管的打开已经结束 应该不再会有噪声出现 那么这个时候 如果电流还是维持在一个 很正常的值的范围内 我的数字核就会动作 从而把整个电路关断 从而实现我的过流保护的功能 那么这个图就是解释我刚刚介绍的 我们（听不清）芯片里面所有的 OCP的功能 这个功能不仅仅是我刚刚提到的DRV8837有 包括我们的固定电机驱动器 包括我们的直流无刷电机驱动器 其实它都有相应的功能 这个是我们集成芯片的热关断保护 这个上面主要是通过晶圆上分布的多个传感器 能够持续监测晶圆的温度 从而当芯片输出过热的时候 能够实现一些相应的保护 并且有的产品在保护的同时 会向MCU报告当前这颗器件的一个状态 因为我们很多集成芯片里面 是集成了mos管的 那么这部分的话 对于我一些 功率比较大的一些内部集成的mos管来说 是非常重要的 防止系统过载等等 然后这些的话就主要是低电压跟击穿保护 低电压保护的话 主要是说 当我的系统供电 如果太低的话 我会自动停止工作 会同时报告给我们CEO 击穿保护的话 是因为我们把芯片里面最常用的是H桥 或者有时候半桥的架构 有上管跟下管的MOSFiT 为了防止MOSFiT同时打开 从而造成电流非常大 那我们自动的 驱动芯片会在中间插入一些时区时间 从而避免击穿保护 同时我刚刚说到的 OCP的话 和这个配合使用 从而杜绝上下管同时开通的状况的发生 后面我会提到 这个插入时区时间的话 因为 根据我们芯片里面内部集成的mos管 特性去来设计 那么在我们的功耗 和环保的表现上面 这些也是我们TI自己去做过调校 从而使得客户省去了在用分立器件在搭系统的时候去 考虑时区跟mos的配合等等 避免时区效率等等 这些上面的话其实帮客户做了大量的节约 我刚刚是以8837为例 那么针对我们直流有刷电机的应用的话 我们最近还是推出了一些新品 包括DRV8870 8871 8872 它们主要面对的对象就是一些 高功率的12伏 24伏直流有刷电机驱动器 它们最大的电流可以达到300安培 刚刚我提到的这些防护功能它们是全部集成的 而且它的pin脚是非常的少 只有8个pin 4.9x6毫米的封装 然后 那个 全功能的保护主要是面向一些稍微大功率一些的应用 此外 值得强调的是 内部集成的mos管的RDS高边加上低边只有0.6欧姆 那么可以看到它其实在mos管方面上实况是非常像。 这个是一个简单的框图。 然后下面这个DRV8701也是一个我们的直流有刷驱动器。 但是它跟8870、8871有一个差别，就是在于 它是一个我们称作读取容器 也就是说8870跟8871它是内部集成了MOSFET 那么客户在使用的时候只用直接接上电器就可以了 那么为了超过三十安培的应用 那么在这种情况下 可能8870、8871不太适合 那么我们还有像DRV8701这样的芯片 它是需要外边mos管，但是这样的话 这样的话它的整个的电力能力完全取决于外部你选择的mos管的大小 从而能够更适应更大电流的直流有刷电机的驱动器的应用 另外它的支持的电压最高能够达到35伏 这个芯片的话主要针对的应用比8870、8871更大的一些的功率的应用 此外它的保护也都是全功能集成在里面 另外它的体积非常小 是4x4 的封装 这个是8701一个简单的框图 刚刚讲完了直流刷驱动器 那我这边还有一小类 就是我刚刚提到的五大类应用里面其中有一类叫做 Low side driver 就是低边驱动器 那么DRV8860就是这样的 简单理解来说它就是SN74HC595加上一颗ULR2003 但是它能够支持比2003更大的电流 它最大的电流可以支持到500mA 可能持续工作电流在200mA左右 此外它比5959013的功能之外呢 它还集成了一些我们刚刚提到的保护功能 包括过流，包括过温，包括欠压，包括 大路检测，等等 那么这样的一个芯片相比传统设计来说 可以把两颗器件合并成一颗 同时还提供了一些全包围的保护 造成一个系统设计更加简单 这个使我们DRV8860的一个框图 哟与内部集成了5958，那它也基本上包含了595的功能 可以实现一些菊花链的链接 那么在一些电子的驱动上面可能 继电器阵列驱动上面也会更具有优势 那讲完了高度的集成性跟可靠性之后 我们下面以下我们低功耗的特性 我刚刚也提到因为我们很多集成mos管的驱动器里面 那个mos管是被我们集成在芯片里面 我们在芯片里集成的mos管它的2003也是非常低的 那么这一边能保证我们在输出效率可以有一个非常的热表现 那么同时因为我们的输出时间是针对我们自己集成的模式管专门设计的 跟我们的PWM频率也是配合的 那么在这基础上面的我们都能够追求到一个性能的最佳定 因此的话我们很多器件在一些效率表面上是非常好 下面我就会举两个例子 以DRV8837为例 这个是它在1安培持续电流整合的应用下面的热表线 它的平均温度在52度左右 这个的话也可以选择跟竞争对手做一个对比 那么这个是在1.8安培中情况下 接近是16瓦的水平上面 它的温度大概在86.7度 这个例子是以DRV8818也就是我们固定电器驱动器为例 这颗DRV8818，它是一颗面向2.5安培的一颗内部集成mos管固定电器驱动器 它的功耗可行我们可以看 它基本上适合我们两个竞争对手相比 这个是同时我们工作的一个状态 大概应该是在2.5安培8系分两层板布板的情况下 然后我们的温升大概在107度 那我们看我们的竞争对手有的是在130度有的是在157度 那我们这个颗是全球热表现最好的一颗固定电机驱动器 它是针对2.5安培的应用，最高支持8系分固定里面的驱动器 那讲完了集成可靠，讲完了那个环保 下面就要看一下我们驱动器里面先进算法和我们一些完善的支持 能够帮助各位在做一些系统设计时候 尽可能的简化对马达控制的以上面的 一些技术要求能够帮助客户更短地锁在产品和发动机 首先是刚刚我们 因为我们这条马达驱动产品现在在达拉斯有一个专门的Motor Lab 这是刚刚我们的Kuper也提到了Qube实验室 那么我们的马达实验室是在qube上面的一个分支 专门是负责做各种马达驱动上面的算法研究被预言 它们的目的是能够把这些先进的算法最终现成成品化 能推出尽可能的简单优化成品 首先我会将一颗DRV8834 这一颗是一颗我刚刚提到的固定电机驱动器 是2.2安培最高支持32系分的固定驱动器 因为我们在8834器件里面做了大量的参数的优化 从而使得我们在固定电机驱动的过程中 使得我们的波形像教科书上花的理想波形一样 那么跟竞争对手相比的话 看竞争对手他可能在过零点，在最高压电的话 经常会出现这种交越失真或是说是过薄的一个波形的失真 从而导致控制效果并不是那么理想 那我们刚刚所提到的优化的算法和完善的支持也 就是说在这些细节的点上的体现 因为我们在芯片里面内嵌了一个可置适用的设置 包括一些参数完全可变的一个电流有衰减数字选择 从而能够帮助客户实现更加好一些电机的控制 从而能够使得力矩输出的纹波更像 使得我们的控制更加的听话 这颗芯片，它还是是需要客户自己进行设计 那我们后面介绍的一些芯片的话它能够自行各种马达的参数 从而实践固定电机几乎100%适应性 从而使得客户的设计更加的简单 因为时间的关系，这边是讲一些固定电机器件里面的关于电流衰减模式的一些介绍 如果后面有问题的话，那我们后面再讨论 那我们先那个产品的东西过一下 我刚刚提到的是我们固定电机驱动器能够自行 客户的马达参数 那么这个是我们新的技术叫做Autotune 那么我们随着推出的产品也叫DRV8846和DRV8880和8881E 那么最杰的驱动器的优点在于它能够自动地 陪着它的电脑刷电流模式以及 它的电流采样的这样的等等这些东西 从而拿到马达的一个最佳的表现 这个地方我只是举个例子 我们的Autotune 它是怎么去工作的 因为我不知道观众有没有是有一些相关的 固定电机驱动器设计的一些经历或者说 项目中会用的固定电机驱动器 有吗 如果以后大家碰到问题的话我们可以 可以也许去做深入的讨论 因为这个的话可能是需要有 （听不清）的人的话 他们就会知道在这个过程中如果想得到 刚刚我画的图上面一个完美的最准波的话 那其实还是要花一些功夫在这些参数的调节跟 那个马达的调试上面 这边的话其实看这个波的技术来说 现在我们的DRV8880、8881和DRV8846这些芯片的话 已经帮了在做各位自动地解决这些问题 从而不需要各位在深入去进入到那个 这些电机控制的非常细节的 去研究所如何能够把一个 电机实践教科书上这样的一个完美的波形 这个是我们DRV8880的一个框图 他最高费只是到十六细分的一个应用 这个是DRV8885 它跟8880相比的话就是 电流稍微小一点 别的功能是完全一样 然后剩下还有一颗是DRV8711 因为我刚刚提到 我们的驱动器里面有的是集成了mosfet有的是没有集成的mosfet 那么我们的DRV8711就是固定电机驱动器里面这样一颗没有j集成的mosfet 就是它需要外观mosfet 那它这整个的电流能力是 由您外面选择的mos管的电流能力来决定的 这跟我刚介绍的DRV8701是一样 就是DRV8701主要是面对直流有刷电驱动器 而8711面对的是固定电机驱动器 这个是一个简单的框图 我们看到它外面还需要挂上8颗mos管 从而支持一些更大功率固定电机驱动器应用 那8711的好处是它所有的参数都是可调的 那么它具有极大的灵活性能够广泛适应各种马达 从而帮助客户能够实现他的各种各样多样的需求 那么剩下还有一大类 讲完了固定电机驱动器跟直流有刷驱动器剩下还有一大类 就是直流无刷驱动器 那么直流无刷驱动器里面首先介绍一下 就是我们的风扇驱动 就是我们的DRV10系列 看到直流无刷驱动器我们经常会看到所谓的（听不清） 六步驱动就是我画的120度控制方式 震全波驱动可能在后面 比120度更先进的还有我们所谓150度控制 使得我们波形更加接近最尖波 因为我们都知道最尖波驱动的效率会要比 六步方波驱动的效率会挺高 我们这边就是用120度的方波驱动 最尖波跟方波驱动之间的150度驱动 还有包括我们后面推出的170的驱动 因为毕竟180度驱动虽然效率很高但是它的cost相对来说 包括它的分发的复杂性度也会比120度更高 那我们的DRV10983它就是一颗无传感器的180度驱动的芯片 它内部的mos管主要是针对于24伏反向的直流有刷电机 最大的电流被支持到两个安培 因为它的高度集成性而且它的算法适应性能够 适合10983很好使用各类的BRBC 目前它的最大的应用在一些风扇应用上面 包括汽车风扇，包括一些冰箱风扇等等 这个是它的一个框图 它是完全可以实现无传感器的准确全波 180度准确全波的一个驱动 那么眼见就是可能唯一的一颗能够这样实现的 目前在市场看到了一些类似准确全波的 更多的是150度和170的驱动并没有一个是完全180度驱动的 因为他们采用的算法是完全不一样 剩下这一块DRV10970同样的180度驱动 但是它是带传感器的也就是说 它需要看马达内部传上传感器之后 从而能够客户帮助实现180度的最尖波驱动 它的主要的应用场和演示应用于12伏的一些应用 目前来说最大的使用还是在一些家电风扇上面 这个是它的一个框图 刚刚提到的那两颗其实相对来说是功率比较小 说明12伏最大能够支持两个安培的直流有刷驱动器的驱动芯片 那下面讲的这一颗DRV8308 它是一颗直流有刷驱动器但是 它的mos管是需要外租的 也就是说它可以支持更大的电流 除此之外呢它的内部包含了一个霍尔的逻辑 也就是说它能够支持霍尔传感器控制的一个 它能够支持大霍尔算法 120度180度 那么所有的算法都是固化的芯片里面 您就需要把霍尔先接到芯片上就可以了 那这个一个大的好处就是说 您mcu最测的关于电机驱动的变成是完全不需要 就需要给一个简单的PWM 那么剩下的包括电机怎么转都有芯片来报名完成 这样的话对mcu的太小的话会大大节约 这个是它的一个框图我们看到的 划线是通过这边接近（听不清）然后它进行算法的处理 同时它内部还集成的 它能够120度180度驱动 同时它的内部还实现了速度还能控制 您可以通过这个芯片来配置PI参数 从而甚至实现 您需要给一个速度的参考值 它会自动地帮您速度的控制 这个是我们的一些进化版里的一些参考设计 因为有了这个芯片可以把整个的系统做的非常小 随着可以把这个板子装在电机里面 那么你直流刷电机出来可能就像这种刷电机一样 TIDA就可以正常工作 我刚刚提到的这些是内部集成的一些算法的 DRV的驱动器 那么这个DRV还有一个8305的 它是一颗没有集成算法也就是说并不带 直流刷驱动控制的这个算法 一颗Gate Driver 也就是说它也需要外部装饰配mosfet 但是它的特点是它的内部集成了三颗 运放 从而帮助客户再加上所有的保护功能 因为它本身是一颗为汽车设计的一颗量 这样的话适合客户在做一些FO tray或者等等的算法 上面需要电流回馈采样的话大大地减少了保护的数量 以及减少了PCP布板的要求 是系统设计的大概情况 因为我们可以看到其实这样颗料的话 就有9x9毫米VIP的封装还是非常少 而且它的保护为非常全同时它的最低的工作量可以安排到4伏 那么对汽车应用或者对某些比较极端的应用来说的话是非常好的一颗料 我最后再总结一下就是 我们TI所有产品就是马达驱动产品的五大类 就是固定电机驱动器、直流有刷驱动器、BLDC驱动器、直流无刷驱动器还有我刚刚说道的DRV880这种 底边的mosfit driver， 底边的开关，还有包括我们的霍尔的 DRV5X系列就类似于装在马达里面的用于位置检测等等的霍尔气电 其中有开关型的，有单边的lash型的霍尔 也包括也有我们DRV5X型精华 也就是模拟量输出 我刚刚提到所有的这些产品里面 又分为两大类就是集成驱动器跟预驱动器 那么这两个的区别在于集成驱动器它是 内部集成的mosfet，集成在开放管 而pre-driver，这是我么的预驱动器 它是没有集成mosfet 那么需要客户外包mosfet 这样的话 它可以支持的功率会更大，电流也会更大 这个是我刚刚提到的三大类的分类 然后这个是我们DRV10X，我们完全内部固化算法的 直流无刷驱动器的的一个路线图 这是包括不同的应用 因为有12伏24伏的，有5伏的 然后还有后面会出的风扇控制器等等 这个是我们的霍尔的一个简介 就是说我们的霍尔但该分为有 单机性的、双机性的以及我们的那个 这个是双机性的，就是单机性以及我们的一个先进化 这个的话可以用于一些模拟一样的检测等等 这个是我们一些完善的支持因为刚刚也提到了 我们既有包括TI representative版，包括我们英文版都是我们的官方网站、我们的E2E、我们的德仪网上面 都有马达的驱动器的专区 那么这样的话你有任何 都可以转载网上，我们的工程师也会看到，也会回答 另外我们本地人技术团队，我们最早产品线的A就在北京 那么在国内的话有任何的问题回复会相当方便 然后这个是我们做的一些很多的reference design 这个就是我刚刚提到的因为我们内部有一个 我们的8308因为其实有控制算法 所以它能够 布置在马达上面适合直流有刷电机的、直流无刷电机的一样简单的控制 如果后面想知道更多的话请到TI官网上面 输入motor就可以直接看到我今天讲到的信息还有 更多的一些深入的资料 然后这边的话是还有我们的那个马达驱动产品专家 他这边在上海 这样的话各位有要求支持的话可以找到他 也可以找到我，也可以找到kuper也没问题