東芝推出集成了MCU與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的新一代SmartMCD?系列新產(chǎn)品

－適用于3相直流無(wú)刷電機(jī)的低速無(wú)感控制技術(shù)－

東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社（“東芝”）宣布，推出集成了微控制器（MCU）與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的新一代“SmartMCD?”[1]系列新產(chǎn)品——“TB9M030FG”。該新產(chǎn)品內(nèi)置了適用于3相直流無(wú)刷電機(jī)低速運(yùn)行的無(wú)感控制技術(shù)，現(xiàn)已開(kāi)始提供工程樣品。TB9M030FG適用于電動(dòng)水泵、電動(dòng)油泵、電動(dòng)風(fēng)扇以及電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)等汽車應(yīng)用中3相直流無(wú)刷電機(jī)的無(wú)感控制。

隨著水泵、油泵和風(fēng)扇等汽車系統(tǒng)的電氣化進(jìn)程不斷推進(jìn)，汽車制造商對(duì)更加小型化、更高效率以及更低噪音的電機(jī)需求日益增長(zhǎng)。與此同時(shí)，隨著車輛中電子控制單元（ECU）[2]數(shù)量的增加，減少元件數(shù)量和縮小電路板空間變得愈發(fā)重要，這也推動(dòng)了對(duì)集成了MCU和電機(jī)控制柵極驅(qū)動(dòng)電路的高集成度器件的需求。

在3相直流無(wú)刷電機(jī)的無(wú)感控制中，低速運(yùn)行時(shí)精確檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置是一大技術(shù)挑戰(zhàn)，因此市場(chǎng)對(duì)高性能無(wú)感磁場(chǎng)定向控制（FOC）[3]技術(shù)的需求十分強(qiáng)烈，該技術(shù)能夠從零速[4]開(kāi)始實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的控制。因此市場(chǎng)對(duì)能夠從零速開(kāi)始實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制的高性能無(wú)感磁場(chǎng)定向控制（FOC）技術(shù)的需求十分強(qiáng)烈。

TB9M030FG集成了基于Arm?Cortex??M0內(nèi)核的MCU、閃存、用于控制和驅(qū)動(dòng)N溝道功率MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)電路（用于3相直流無(wú)刷電機(jī)運(yùn)行）、本地互連網(wǎng)絡(luò)（LIN)[5]收發(fā)器，以及可在汽車電池電壓下工作的電源系統(tǒng)——以上全部封裝在9mm×9mm（典型值）的小型QFP48封裝中。通過(guò)高度集成，該產(chǎn)品有助于ECU的小型化并減少外圍元件數(shù)量。

該新款MCD還內(nèi)置了東芝自主研發(fā)的矢量運(yùn)算引擎硬件，可在降低FOC電機(jī)控制應(yīng)用中的CPU負(fù)載并縮小軟件程序大小。東芝所開(kāi)發(fā)的低速無(wú)感控制技術(shù)，在與凸極電機(jī)[6]配合使用時(shí)，可實(shí)現(xiàn)從零速到低速的位置無(wú)感FOC控制。該技術(shù)無(wú)需采用傳統(tǒng)的高頻注入方式[7]，從而避免了由諧波注入所產(chǎn)生的噪音，實(shí)現(xiàn)更加安靜的電機(jī)運(yùn)行。

TB9M030FG符合汽車電子認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q100[8]（0級(jí)）。

TB9M030FG的特性有助于汽車系統(tǒng)的小型化和減少元件數(shù)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)、更精密的電機(jī)控制，使其適用于廣泛的車載電機(jī)應(yīng)用。

今后，東芝將繼續(xù)擴(kuò)展SmartMCD?系列產(chǎn)品線，集成汽車系統(tǒng)所需的各類功能，為汽車系統(tǒng)的小型化和高集成化做出貢獻(xiàn)。

應(yīng)用：

汽車設(shè)備

• 電動(dòng)水泵
• 電動(dòng)油泵
• 電動(dòng)風(fēng)扇
• 電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)等

特性：

• 適用于3相直流無(wú)刷電機(jī)的無(wú)感控制柵極驅(qū)動(dòng)IC（內(nèi)置電荷泵電路）
• 32位MCU（Arm?Cortex??M0），最高工作頻率40MHz（內(nèi)置低速與高速振蕩器）
• 內(nèi)置帶ECC功能的存儲(chǔ)器[9]：

代碼閃存：64KB；ROM：12KB；RAM：4KB

• 內(nèi)置用于FOC控制的矢量引擎（VE）及可編程電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路（PMD）[10]
• 內(nèi)置單分流電阻電流檢測(cè)放大器[11]，12位A/D轉(zhuǎn)換器和10位A/D轉(zhuǎn)換器
• 與凸極電機(jī)配合時(shí)，可在從零速至低速區(qū)域?qū)崿F(xiàn)位置無(wú)感FOC控制

主要規(guī)格：

注：

[1]SmartMCD：東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社開(kāi)發(fā)的汽車電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路（MCD）系列產(chǎn)品，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與MCU集成于單一器件中。

[2]電子控制單元（ECU）：安裝在汽車系統(tǒng)中的電子控制單元的統(tǒng)稱。

[3]磁場(chǎng)定向控制（FOC）：一種典型的矢量控制方法，通過(guò)在電機(jī)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（dq坐標(biāo)系）中，將磁通分量（d軸）與轉(zhuǎn)矩分量（q軸）作為正交分量進(jìn)行獨(dú)立控制。

[4]零速：電機(jī)通電并進(jìn)行主動(dòng)控制，但轉(zhuǎn)速為零的狀態(tài)。

[5]本地互連網(wǎng)絡(luò)（LIN）：主要用于汽車電子控制單元（ECU）之間通信的串行通信協(xié)議之一。

[6]凸極電機(jī)：一種3相直流無(wú)刷電機(jī)，其轉(zhuǎn)子具有磁各向異性，導(dǎo)致d軸和q軸電感不同（Ld≠Lq），并可因電機(jī)內(nèi)部磁阻差異而產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩。

[7]高頻注入法：一種無(wú)感控制方法，通過(guò)將高頻電壓（或電流）信號(hào)注入到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的基波上，以檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置。

[8]AEC-Q100：由汽車電子委員會(huì)（AEC）制定的汽車電子元器件可靠性與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，主要適用于集成電路（IC）。

[9]內(nèi)置糾錯(cuò)碼（ECC）功能支持1位糾錯(cuò)（SEC）和2位錯(cuò)誤檢測(cè)（DED）。

[10]可編程電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路：一種電機(jī)控制硬件模塊，可生成脈沖寬度調(diào)制（PWM）、控制電流導(dǎo)通并檢測(cè)硬件故障，從而降低電機(jī)控制所需的處理負(fù)荷。

[11]單分流電阻電流檢測(cè)放大器：利用電流檢測(cè)分流電阻和電流檢測(cè)放大器間接估算電機(jī)電流。

[12]編碼器輸入電路（ENC）：用于接收編碼器信號(hào)，以檢測(cè)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，包括位置、轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向。

[13]PWM通信：一種通過(guò)PWM信號(hào)的占空比（脈沖寬度）作為主要信息，用于模塊間通信的方法。