车载有刷电机的栅极驱动电路IC TB9104FTG

近年来，由于车载设备中原本的机械运动部件日益电气化，每辆车对电机的需求也在增加，特别是车身相关应用中使用的电机数量增长显著。驱动电机的驱动电路数量也在增加，系统日益小型化。此外，线束等布线重量的增加，也对车辆轻量化提出了减少配线的要求。为了满足这些需求，东芝试制了采用小型封装并支持串行总线SPI^[注1]的栅极驱动电路IC TB9104FTG，并对其基本性能进行了验证（见图1）。

TB9104FTG采用5.0mm×5.0mm（典型值）的小型VQFN32^[注2]封装。封装背面设置了散热焊盘，提供出色的散热性能。通过采用该封装，在与外部MOSFET^[注3]配合使用时，可实现驱动电路的小型化。

TB9104FTG通过串行总线SPI与微控制器进行通信，提供丰富的设置选项和状态信息。通过将多个栅极驱动电路连接到SPI总线，可以减少配线，从而减轻线束重量并简化系统设计。

使用TB9104FTG，不仅可以通过专用引脚，还可以通过SPI发送电机旋转指令。此外，该产品还内置了PWM^[注4]驱动电路。通过预设PWM周期等参数，只需微控制器发送一次旋转指令，电机即可持续进行间歇动作，有助于降低微控制器的负载，并减轻SPI总线的通信负荷。

作为处理大电流的器件，TB9104FTG具有多种异常检测及关断功能。在电压异常检测方面，它可对VCC、VDD电压、电池电压、电荷泵电压、防反接保护电路电源电压以及漏源电压进行监测。此外，本产品还具备高温异常检测和SPI错误检测功能。当通过这些功能检测到异常时，本产品将执行预设的关断动作，有助于确保安全性。

为了便于微控制器监测流经外部MOSFET的电流，TB9104FTG内置了一个放大器，用于以高精度放大电流检测电阻两端产生的微小电压。

PCB面积减小（与东芝以往产品相比）。背面设有散热焊盘的QFN封装提供出色的散热性能。

TTB9104FTG采用QFN封装以实现小型化。该封装背面设置了散热焊盘，具有出色的散热性能。
通过将外部MOSFET和与TB9103FTG几乎同样小的本体（见图2）相结合，可以减小PCB面积，从而实现驱动电路的小型化设计。

通过采用SPI，不仅能够从微控制器进行详细的动作设置及状态监测，还能发送电机旋转指令。

TB9104FTG通过SPI进行设置。电机旋转指令可通过IN11、IN12、IN21、IN22端子输入或SPI通信这两种方式发送。
如果使用IN11、IN12、IN21、IN22端子，可以从微控制器发送自由度高的指令。另一方面，如果通过SPI发送指令，由于多个器件可共用SPI，因此有助于减少配线。（图3）在该图的示例中，由一个微控制器通过SPI控制三个电机，因此不需要连接IN11、IN12、IN21、IN22端子。通过SPI可以减小配线重量及PCB面积，有助于实现车辆的轻量化。

通过配置PWM驱动电路，微控制器只需发送一次正转或反转指令，即可自动执行预设周期的PWM驱动。

TB9104FTG可通过SPI向电机发送旋转指令。然而，在H桥动作中，如果通过PWM驱动以交替发送带有延迟的旋转与制动指令的方式限制电机转速，则需要通过SPI频繁发送指令，且高速切换会受到SPI速度的限制。为解决这一问题，TB9104FTG内置了PWM功能。只要预设好PWM周期和占空比，仅需向电机发送一次旋转指令，即可以指定的周期和占空比交替执行旋转与制动动作。通过该功能，即使在SPI上连接了多个驱动电路，也能防止微控制器负载增加，并避免SPI通信拥堵。（图4）此外，通过IN11、IN12端子进行操作时，也可以使用该PWM功能。

通过减小微控制器的负载，客户可以考虑增加更多任务处理或增加连接到SPI的器件数量。