ブラシレスDC（BLDC）モーターの利点は明らかであり、車両内やその他の場所で多くのアプリケーションで使用されています。 ただし、ブラシ付きDCモーターよりも強力、軽量、効率的である一方で、高価なままであり、より複雑な制御が必要です。 これは、どのモータータイプが車両内の各アプリケーションに最も適切であるかを考慮する必要があることを意味します。 一般に、旅行中に使用されるモーターが少ないほど、ブラシ付きDCモーターを使用する利点が大きくなります。
図1：現代の自動車にはモーターの多くの用途があります
多くのモーターアプリケーションでは、ECU内のマイクロコントローラー（MCU）がCANまたはLINを介して制御入力を受け取ります。 これらの信号は、パルス幅変調（PWM）モーター制御信号に変換され、電源スイッチを制御するために使用されます（通常は MOSFET デバイス）ゲートドライバを使用してモーターを駆動し、電力を増加させます。 MOSFETは、モーターが両方向に回転し、PWM信号でローターの速度を制御できるようにするHブリッジとして構成されています。
コンパクトで信頼性の高い設計が必要なため、統合されたアプローチが必要です。 MCUのMCUソフトウェアはテストされ、安全性が承認されていますが、MCUとプリドライバーステージの統合はオプションであるため、ソフトウェアを移植して再認証する必要があるため、このアプローチは不可能です。
別の方法は、プリドライバーをHブリッジと統合するモーター制御ドライバー（MCD）を使用することです。 これにより、設計者はMCUと関連ソフトウェアを自由に選択できるようになりながら、高度な統合が実現します。
東芝が最近発表した TB9053FTG および TB9054FTG は、1970 年代の自動車エレクトロニクスの伝統に基づいて構築されています。これらのデュアルチャンネル DC モータードライバーは堅牢な BiCD を使用しています テクノロジー、バイポーラ、CMOS、DMOSの最高の機能を組み合わせています。 各デバイスには、N チャネル DMOS スイッチの XNUMX つの H ブリッジ、プリドライバー、およびいくつかの診断および制御機能が統合されており、自動車 OEM が機能障害の原因を迅速に特定できるようになります。
デバイスは、5 AモーターのペアをサポートするSMALLモード、または10つの並列チャネルを使用して290Aモーターを制御するLARGEモードで動作できます。 東芝のBiCDプロセスは、わずか100mΩの低いパス抵抗を提供するため、発熱と熱管理のニーズを最小限に抑えます。 プリドライバーチャージポンプ用のコンデンサーを統合すると、外付け部品の数とスペースがさらに削減されます。 高度な設計により、最大XNUMX％のデューティサイクルを使用できます。
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| 図2：TB905xFTGは、SMALLモードの5つのモーターの場合はチャネルあたり最大10 A、XNUMXつのモーターの場合はLARGEモードで最大XNUMXAを供給できます。 |
1つの統合されたハーフブリッジには、20 kHz〜XNUMXkHzの速度で駆動できる個別のPWM入力があります。 安全な操作のために、デッドタイム挿入はデバイスハードウェア内で処理されますが、他のピンはデバイス構成をサポートし、有効化/無効化します。
内蔵のSPIインターフェースは、複数の構成オプションと診断データへのアクセスを提供するだけでなく、マルチデバイスのデイジーチェーン接続で複数のモーターを制御できるようにします。 過電流しきい値は、SMALLモードでは4.6 A〜6.5 A、LARGEモードでは9.2 A〜13.0の範囲で設定できます。
モータードライバーは、オンボードの16 MHzオシレーターとPWMコントローラーを使用してSPI経由でのみ操作できるため、MCUに必要な信号数を減らすことができます。 単一のMCUクロック出力がタイムベースを提供し、これが失敗した場合、内部オシレータは「リンプホーム」機能を提供できます。
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| 図3：SPIインターフェースを使用すると、必要なMCUピンの数を減らすことができます |
大きなモーター電流が存在するため、電磁両立性（EMC）要件を満たすことは困難であるため、TB905xFTGはこれを支援するために1.09つのスルーレート（26.25〜9053 V / µs）を提供します。 オン抵抗が低いため、発熱が最小限に抑えられます。 生成された熱は、TB0.67FTGの熱的に強化されたパッケージを介して急速に放散されます。統合されたヒートシンクはわずか9054°C / Wの熱抵抗を実現します。これは、PCBが特定の設計で必要なヒートシンクを提供できることを意味します。 TB6FTGは、ピンピッチが0.5mmで側面が濡れる100mm四方のVQFNパッケージであるため、このAEC-QXNUMXデバイスは、自動車業界で好まれている自動光学検査（AOI）に最適です。
まとめ
現在、多くのアプリケーションがBLDCを使用していますが、設計の複雑さとコスト上の理由から、多くの自動車アプリケーションはブラシ付きDCモーターを引き続き使用します。 東芝のTB905xFTGは、高度なBiCDプロセスを使用して、構成可能で効率的な高度に統合されたモーター制御を提供します。 これらのデバイスは、既存のMCUとそれらが実行する認定ソフトウェアを保持しながら、厳しい自動車品質と検査の要求を満たします。