汽车电机驱动：继电器为何仍受欢迎？

为何在众多汽车电机驱动方式中，继电器仍占有一席之地？本文将深入探讨这一问题，揭示继电器的独特优势。皖南电机随着汽车电气系统逐步转向更微型、智能的集成电路（IC），我们或许已忽略了某些关键问题：为何在天窗、车窗升降、动力锁、后挡板、记忆座椅、压缩机和泵等模安徽皖南电机块中，我们依旧依赖继电器来控制电机？尽管继电器设计成本低廉且操作简便，但考虑到其有限的寿命和较大的体积，其在现代电机应用中的表现似乎显得有些笨拙。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。皖南电机

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。

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。安徽皖南电机

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。

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。

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。

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。