当前，汽车功能电子化趋势正日益加强，以应对日益严格的燃油能效法规，和满足消费者对节能、安全、舒适以及便捷等方面的更高要求。汽车已经从单纯的机械产品变身为复杂的机电一体化产品，安装在汽车中的电机数量持续增加。据预测，到2020年，每辆豪华车中的电机数将多达120台。直流无刷 (BLDC)电机由于具有多种优势，正被越来越多地整合至汽车水泵、油泵、燃油泵、散热风扇、暖通空调(HVAC)、混合动力系统、座椅风扇等部件，实现更高能效和性能。

　　图1：无刷直流电机在汽车中的应用

　　直流无刷电机的优势

　　直流无刷电机无需电刷和换向器，解决空间受限的系统设计，且不用担心一般的磨损、火花和噪声，提供良好的控制，为汽车内的特定应用提供可变速控制。更重要的是，直流无刷电机可提升燃油能效，节省约60%~70%的能耗。当无刷电机用于电动助力转向(EPS)，行驶里程增加3~5%，用于 电动水泵(EWP)及电动油泵(EOP)提升约3%的能效，用于燃油泵提升约1%的能效。例如，水泵和油泵通常通过发动机电源运行。如果发动机停止，发动机启停系统就没有电 源。但是，如果电机用于水泵和油泵，无论发动机是启动还是停止，这些功能都可独立运行，从而提升燃油经济性。

　　采用直流无刷电机的设计考量

　　若采用直流无刷电机替代有刷电机，那么以前必须由换向器机械式完成的工作，现在通过三相逆变器电气化完成。逆变器需要一个门极驱动器，它通常由一个微控制器实施复杂的软件算法来控制。这增加了系统复杂性，对工程师来说是一大技术挑战。而安森美开云棋牌官网在线客服推出的智能直流无刷电机控制和驱动芯片LV8907，可解决这一挑战。该方案无需外部电机位置传感器或系统微控制器，减少PCB占位面积，自带嵌入式控制算法，无需自写电机控制算法，降低系统复杂性，缩短开发周期，加快产品上市。

　　图2：LV8907无需传统方案中的微控制器和传感器

　　智能直流无刷电机方案LV8907概览

　　LV8907利用无传感器驱动逻辑实现无传感器120度或150度控制换流，采用近似正弦波运行以满足无声驱动要求。可配置的参数适合一系列电机和负载组合，一次性可编程(OTP)内存提供参数存储，实现方案定制化，省去外部元件来执行各种设置，实现独立工作，集成门极驱动器，用于驱动外部N-MOSFET，电荷泵驱动提供100%占空比和扩展的低压工作。芯片通过LIN接口与外界交互，SPI接口提供配置、实时控制和诊断。在汽车应用中，要求能在150 °C的环境温度(Ta)和170 °C的结温(Tj)下工作，LV8907耐受工作结温达175℃，确保在严苛的汽车工作环境下的可靠性，完全符合AEC-Q100标准。

　　图3：LV8907框图

　　由于LV8907高度集成MOSFET门极驱动器、LIN收发器和低压降稳压器(LDO)，最大限度地减少占位面积；无需依赖的位置传感器，无软件缺陷，故障监测及诊断功能完善，集成逐周期限流、过流保护、过压/欠压保护、过温保护、堵转保护等一系列保护特性，基于状态机的方案采用OTP实现参数化，无EMI/EMC问题引起的数据损坏，实现最高系统可靠性；LV8907无需软件和易于定制，比基于微控制器的方案缩短达80%的开发时间，加快产品上市，并节省物料单成本。

　　更高集成度的智能功率模块(IPM)

　　随着降低汽车内电子电路成本、减小尺寸及重量，和实现更高可靠性的要求日益增加，智能功率模块可更好地满足趋势所需。如安森美开云棋牌官网在线客服的STK984系列，集成BLDC LV8907和多个独立的功率MOSFET，无需电路板、传感器和外部微控制器，节省空间、减轻重量，成本也随之降低，用于驱动汽车滑动门、EPS单元、泵、雨刮、HVAC和散热风扇，提供更高可靠性。

　　图4：独立的无传感器式电机控制IPM

　　STK984系列采用独特的绝缘金属基板技术(IMST)，将不同结构的开云棋牌官网在线客服元件及无源器件和其它部分集成到单个模块中。IMST结构通过使用绝缘层覆盖铝片，将铜箔置于顶层，并在铜箔上蚀刻，使单层布线图案能被自由定制。基于IMST的IPM，由于功率晶体管、提供温度检测的控制电路和保护电路可贴装在同一板上，从而最大限度减小温度检测的误差，实现高精度温度检测；由于在金属基板的铝片和铜箔之间有一个分布式电容通过绝缘树脂，有效地降低噪声；此外，IMST结构还提供出色的散热性能。

　　例如，3相无刷电机驱动器IPM STK984-090A-E/091A-E内置预驱动器IC、分流电阻和电荷泵电路，集成过流、过温、过压/欠压等保护特性，可用于汽车鼓风机风扇、散热风扇、水泵和滑动门等等。

　　又如STK984-190-E集成7 个MOSFET到单个小封装中，采用直接键合铜(DBC)基板，无需绝缘衬垫，具有低热阻抗，提供极佳散热性和设计灵活性，内置反向连接电池保护，提升可靠性，完全符合AEC-Q100要求，用于12 V系统时的电机功率达300 W。同分立方案相比，STK984-190-E的占位面积、重量、元件数和热阻抗分别减少48.7%、36.2%、53.8%和21.1%，是用于汽车雨刮器、风扇和泵等应用的理想器件。

　　总结

　　为应对汽车功能电子化趋势，车用电机正越来越多，并从有刷直流向无刷直流发展。随着减小尺寸及重量、降低系统成本和实现更高可靠性的要求日益增加，需要不断提高集成度。安森美开云棋牌官网在线客服提供全面的无刷电机方案，包括分立和集成方案，如无传感器的BLDC LV8907及更高集成度的IPM STK984系列，解决软件编写、空间、成本和设计时间等方面的挑战，提供更高能效、功率密度和系统可靠性，是水泵、油泵、燃油泵、散热风扇、HVAC、雨刮器和滑动门等汽车应用的理想选择。