왜 아직도 자동차 모터를 운전하기 위해 계전기를 사용하고 있습니까?
자동차 전기 시스템에서 작고 스마트 한 집적 회로 (IC)의 출현으로 실내의 "코끼리"를 살펴보아야합니다. 자동차 선 루프, 윈도우 리프트, 전기 자물쇠 및 후방을 제어하기 위해 계전기를 사용하는 이유는 무엇입니까? 수화물 커버 리프트, 메모리 시트, 압축기 및 자동차의 다양한 펌프? 릴레이는 저렴하고 쉽게 설계 할 수 있지만 수명이 제한되고 크기가 크기 때문에 현대 모터 어플리케이션의 경우 기능이 다소 복잡합니다. 조용하고 작고 안전한 솔루션을 위해 솔리드 스테이트 IC는 자동차 모터 컨트롤 어플리케이션에 가장 적합한 제품입니다.
솔루션 크기
두 가지 솔루션을 비교해 보겠습니다. 그림 1은 동일한 전압 및 전류 정격과 동등한 솔리드 스테이트 솔루션을 갖춘 전형적인 릴레이 솔루션을 보여줍니다.
솔루션 크기의 경우에만 8x8mm 쿼드 플랫 노 리드 (QFN) 및 2 개의 듀얼 패키지 N 채널 MOSFET이 릴레이 솔루션의 보드 면적의 약 1/3을 차지합니다. z- 축을 보면 전체 고체 용액은 약 0.9mm 또는 0.035 인치 높이입니다. 모터 하우징의 뒷면에 바로 장착 할 수있는 모터 드라이버 인쇄 회로 기판 (PCB)을 제작하려면 TI의 솔리드 스테이트 솔루션이이 어플리케이션에 이상적입니다.
솔리드 스테이트 게이트 드라이버는 크기 외에도 릴레이 솔루션에 이산 적으로 내장되어야하는 완벽한 보호 기능 세트를 통합합니다. 이러한 기능은 다음과 같습니다.
모터 전류 측정
전류 레귤레이션의 모든 유형에 대해 릴레이 및 솔리드 스테이트 시스템에는 션트 저항이 필요합니다. 릴레이 솔루션은 센스 레지스터에서 측정 된 전압을 높이기 위해 별도의 개별 증폭기 회로가 필요합니다. 증가 된 전압은 MCU의 디지털 로직이 모터를 끄거나 전류를 제한 할시기를 결정할 수 있도록 마이크로 컨트롤러 (MCU) 아날로그 - 디지털 컨버터 (ADC)로 전송된다. 그러나 솔리드 스테이트 모터 드라이브는 일반적으로 로우 사이드 션트 (low-side) 션트 앰프를 통합하므로 필요한 유일한 개별 부품은 단일 전류 감지 저항입니다. 그림 2는 통합 모터 드라이브 IC와 개별 전류 측정 회로 토폴로지의 차이점을 보여줍니다.
모터 속도 곡선
릴레이가있는 모터 속도 곡선은 매우 비효율적입니다. 설계자는 모터와 직렬로 배치 된 다른 크기의 저항 또는 속도가 다른 다중 와인딩 모터를 사용하여 파워 윈도우, 리프트 게이트, 선 루프, 슬라이딩 도어 또는 릴레이가있는 펌프에 대한 다중 속도 제어 구조를 얻을 수 있습니다. 다른 속도를 선택하려면 두 솔루션 모두 릴레이가 더 많이 필요하므로 보드 공간과 개별 부품이 더 많이 필요합니다.
솔리드 스테이트 솔루션을 사용하면 TI의 모터 드라이버가 모터 속도를 제어 할 수 있도록 MCU에서 2 개의 펄스 폭 변조 (PWM) 신호 만 제공하면됩니다. DRV8702-Q1 및 DRV8703-Q1에서 TI는 PWM 신호가 enable 핀에인가되는 PH / EN 모드를 제공하는 반면 간단한 로직 하이 또는 로우 위상 핀은 모터의 방향을 제어한다. 로직 레벨 PWM 신호는 정확한 전압으로 MOSFET 게이트로 직접 변환되어 하이 사이드 또는 로우 사이드 MOSFET을 완전히 향상시킵니다. 이러한 유형의 인터페이스를 사용하면 다단계 펌프, 유리 선 루프 슬라이딩을위한 맞춤 궤도, 연질 폐쇄 파워 윈도우, 경제적 인 가변 속도 앞 유리 와이퍼 또는 기타 간단한 모션 제어 모터 응용 프로그램을 신속하게 설계 할 수 있습니다.
관련 참조 디자인
소형 썬 루프 모터 모듈 기준 설계는 채광창 및 윈도우 리프트 응용 분야를위한 솔리드 스테이트 모터 제어 모듈입니다. TI 레퍼런스 디자인은 일반적인 션트 앰프가있는 DRV8703-Q1 게이트 드라이버와 2 개의 듀얼 패키지 자동차 급 패키지 MOSFET을 사용하여 일반적인 릴레이 솔루션에 비해 매우 작은 전력 단 레이아웃을 제공한다. 이 설계에는 모터 위치를 인코딩하는 2 개의 TI DRV5013-Q1 디지털 래칭 홀 효과 센서도 포함되어있다.
TI의 솔리드 스테이트 모터 드라이브를 사용하여 모터 제어 시스템을 설계하면 PCB 솔루션의 크기가 줄어들어 동일한 모듈에서 더 많은 모터를 제어 할 수 있습니다. TI의 고도로 통합되고 단순한 모터 드라이브 제어 설계 덕분에 설계자는 현재 릴레이를 사용하는 대부분의 브러쉬 형 DC 모터 컨트롤러 회로를 쉽고 빠르게 재 설계 할 수 있습니다.
