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用于汽车无刷直流电机的集成电机控制单元

东芝电子元件及存储装置株式会社开发了 TB9M030FG,通过集成微控制器与栅极驱动器,优化了电动水泵及冷却风扇在汽车数据生态系统中的应用。

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用于汽车无刷直流电机的集成电机控制单元

TB9M030FG 是一款专为汽车系统(如电动水泵、油泵及风扇)中的三相无刷直流(BLDC)电机设计的集成电机控制器件(MCD)。该器件将 Arm Cortex-M0 内核与专用模拟驱动电路相结合,在缩小硬件尺寸的同时,实现了高效率的无感控制。

逻辑与功率电路的集成
随着汽车架构向局部电子控制单元(ECU)转变,对组件密度的要求不断提高。TB9M030FG 通过在 9mm x 9mm 的 QFP48 封装内集成 Arm Cortex-M0 微控制器、带有纠错码(ECC)的 64 KB 闪存以及用于驱动 N 沟道功率 MOSFET 的栅极驱动器,解决了这一需求。

该集成方案还包括一个本地互连网络(LIN)收发器和一套可直接在汽车电池电压下工作的电源系统。这种整合降低了总物料清单(BOM)成本和印刷电路板的物理尺寸,支持了工业界向去中心化、紧凑型功率电子方向的转变。

无感控制机制与效率
三相无刷直流电机管理中的一个主要技术挑战是在不使用物理传感器的情况下,保持低速状态下的精确转子位置检测。TB9M030FG 利用专有的矢量引擎硬件来执行磁场定向控制(FOC)运算。该专用逻辑减轻了主 CPU 的负担,从而简化了软件复杂度并缩短了响应时间。

对于使用内置永久磁铁(凸极)电机的应用,该器件采用了一种特殊的无感控制技术,其功能覆盖从零速到低速范围。与传统的可能引入高频噪音的高频注入法不同,该机制无需补充信号注入即可实现位置检测。这种技术方案为鼓风机和冷却风扇等靠近座舱的应用提供了更安静的运行环境。

技术规格与合规性
该器件专为严苛的汽车环境设计,符合 AEC-Q100 0 级标准,确保在宽温度范围内工作的可靠性。TB9M030FG 的技术参数包括:
  • 微控制器: 最高工作频率为 40 MHz 的 Arm Cortex-M0。
  • 存储器: 64 KB 代码闪存、12 KB ROM 和 4 KB RAM。
  • 模拟集成: 12 位和 10 位模数转换器(ADC)以及单分流电阻电流检测放大器。
  • 外设支持: 集成用于栅极驱动的电荷泵,内置低速和高速振荡器。
通过利用这些集成特性,一级供应商(Tier 1)可以在优先考虑小型化和声学性能的数字化供应链中实现先进的 FOC 算法。东芝将持续扩展 SmartMCD 系列,以满足汽车半导体方案对高集成度不断发展的要求。

由Evgeny Churilov编辑,Induportals媒体-由AI改编。

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