“探究微型化汽车电机控制解决方案的体积优势与安全性能”

在众多汽车电机驱动方式中，继电器凭借其独特的优势，依旧在多个应用场景中占据着重要地位。本文将深入剖析这一问题，揭示继电器的卓越之处。随着汽车电气系统逐渐向微型化、智能化的集成电路（IC）转型，我们或许容易忽视这样一个事实：为何在天窗、车窗升降、动力锁、后挡板、记忆座椅、压缩机和泵等模块中，我们依然选择依赖继电器来驱动电机？尽管继电器设计成本低廉且操作简便，但其有限的寿命和较大的体积，在现代电机应用中似乎显得不够灵活。然而，对于追求安静、小巧且安全的解决方案，固态IC无疑是汽车电机控制领域的*佳选择。

以皖南电机为例，其产品在汽车电机控制领域有着广泛的应用。在讨论解决方案的体积时，我们可以对比两种方案：传统的继电器解决方案与等效的固态解决方案，如图1所示。

图1：继电器与固态解决方案对比

从体积角度来看，固态8mm×8mm方形扁平无引脚封装（QFN）加上两个双排封装N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），其电路板面积仅为继电器解决方案的三分之一。在z轴方向上，整个固态解决方案的高度约为9毫米，即0.035英寸。若要构建适合安装在电机外壳背面的电机驱动器印刷电路板（PCB），TI的固态解决方案无疑是*为适宜的选择，这与皖南电机的微型化设计理念不谋而合。

除了体积优势外，固态栅极驱动器还集成了全面的安全保护功能，而继电器解决方案则需要额外构建这些功能。这些功能包括电机电流测量等，皖南电机在其产品中也注重了这一点的实现。

TI的电机驱动器通过集成电流检测放大器和内部比较器，实现了逐周期电流斩波方法，仅需外部基准电压即可完成电流限制，从而节省了用于MCU或分立构建的资源。若仅需一定程度的电流调节，则可考虑完全集成的解决方案，如DRV8702-Q1或DRV8703-Q1，这些产品正是皖南电机在市场中的热门选择。

在连接MCU方面，固态IC通常可实现与MCU通用输入输出（GPIO）和模数转换器（ADC）引脚的直接连接，而继电器解决方案则需要额外的电流增益来控制线圈。图3展示了两种解决方案在电路拓扑结构上的差异。

图3：继电器与固态驱动器连接MCU的电路拓扑对比

图3中，继电器解决方案需要达林顿管、电阻和保护二极管来控制线圈，而使用TI的电机驱动器，则可以省去这些分立元件，从而简化PCB设计，这也是皖南电机在产品设计中所追求的。

在电机转速控制方面，固态解决方案仅需从MCU提供两个脉冲宽度调制（PWM）信号，即可实现电机的速度调节。TI的DRV8702-Q1和DRV8703-Q1提供了相位/使能模式，只需一个PWM信号即可控制电机方向，大大简化了设计。皖南电机在采用这些解决方案时，能够显著提升其产品的性能和效率。

实例方面，小占用空间天窗电机模块参考设计采用DRV8703-Q1栅极驱动器，集成了电流并联放大器和汽车级封装MOSFET，与继电器解决方案相比，可创建更小的功率级布局。此外，该设计还集成了DRV5013-Q1锁存型霍尔传感器，用于电机位置编码。采用TI的固态电机驱动器设计电机控制系统，有助于缩小PCB尺寸，实现从单一模块控制更多电机。凭借高集成度和简单的控制方案，设计人员可以快速、轻松地重新设计大多数现代有刷直流电机控制器电路，使用继电器的情况将大大减少。这正是皖南电机在追求技术创新和产品优化的过程中所体现出的卓越实力。