车载PWM双通道H桥直流有刷电机驱动IC
随着我们逐步实现碳中和，车载电机的市场也在不断增长。电机选型取决于应用的特点和电机的优缺点。在现有的几个电机类型中，有刷电机因其成本低廉且易于操作而长期占据主导地位。从车辆的便利性和舒适性角度来看，车载电机市场也在不断扩大。例如，车身系统中出现了自动门把手系统（平开门把手）等新应用。
在此背景下，我们推出了两款新型PWM双通道H桥直流有刷电机驱动电路IC产品TB9053FTG／TB9054FTG，扩大了我们的产品线。
采用小型封装
TB9053FTG／TB9054FTG采用相同的芯片，但封装方式不同。两种封装均为6.0mm×6.0mm的小型封装，但根据功耗具有不同的用途。如果电机负载的电流较大，建议使用TB9053FTG，它和采用了我们独创的小尺寸Power QFN封装。如果功耗相对较低，则可以使用TB9054FTG，它采用了便于贴装的可焊锡侧翼结构。（见图1）
TB9053FTG是一种高散热型功率封装，芯片和引线框架之间有一块金属板，可通过增加热容量，抑制瞬时温升。TB9054FTG采用可焊锡侧翼结构，是端子暴露部分电镀，提高了贴装检查和焊锡接点的可靠性。
可配置三种电机连接输出电路
该产品内置一个双通道H桥电路，通过外部短接驱动电路输出端子（OUT1、OUT2和OUT3、OUT4），还可将其用作电流能力翻倍的单通道H桥。为进一步扩大应用范围，它还可用作4通道半桥。图2显示了方框图和一个应用电路示例。
单个产品驱动两个双向有刷电机的示例。该产品还具有异常检测功能，可提高产品和系统的安全性。
图3还显示了该IC的三种输出电路和电机连接的图片。
图3：三种输出电路和电机连接图片
该产品的应用范围非常广。（1）使用双通道H桥驱动电路双向驱动两个有刷电机（峰值电流为5A）的示例。（2）通过短接双通道H桥驱动电路创建1个大通道，从而双向驱动1个有刷电机（峰值电流为10A）的示例。（3）驱动带4个电刷的4通道半桥型电机、电感负载或带2相励磁功能的一个步进电机的示例。
仅通过SPI通信也能实现PWM驱动
通常情况下，SPI通信用于向外界通报IC的内部设置和状态。该产品还可仅通过SPI通信实现电机控制的脉宽调制（PWM）。通常情况下，在控制多个电机时，MCU上的端口数量会随着电机数量的增加而相应增加，这可能需增加MCU的封装尺寸，以支持端口数量的增加。然而，TB9053/54产品可在IC内部生成PWM信号，仅通过SPI通信连接即可实现电机控制，从而避免增加端口数量。此外，该产品还支持菊花链，当使用多个电机时，可用较少的端口配置MCU，从而大大降低了成本。
图4和图5中的示例说明了这一点。
左图为MCU提供的传统PWM驱动信号的示例。右图为仅使用SPI信号驱动的示例。通过SPI控制，可利用集成电路（IC）的内部时钟信号生成PWM信号。
图5演示了如何利用MCU的高精度时钟信号来实现高精度需求的应用的PWM控制。
车载特性和检测电路
表1中总结了主要特性，表2中总结诶了检测功能。
| 特性 | 说明 | 控制／设置方法 |
|---|---|---|
| 转换速率调整 | 七个内置转换速率 | 由SPI设置。 |
| 电流限制 | 斩波式限流系统。还内置了两种电流极限值。 | 电流极限的更改由SPI设置。 |
| 高边电流监控 | 监控高边0.24%的电流 | 在CMx引脚[注1] 和接地端之间插入一个电阻，将电流转换为电压。 |
| 休眠模式 | 可降低待机电流。 | 休眠终端。 |
| Diag检测 | 当检测到异常时，从DIAGx引脚[注1] 输出一个检测信号。 | 在DIAGx引脚[注1]上连接一个上拉电阻器。 |
| 初始诊断检查 | 针对IC内部VBAT／VCC低压、过热、过电流以及工作／非工作负载开路，检查各检测电路的初始工作情况。 | 除了非工作期间的负载开路检测外，当电源接通或使用ENx[注1] /ENBx[注1] 引脚关断驱动电路输出时会进行诊断。非工作期间的负载开路检测可通过SPI指示进行诊断。 |
| 特性 | 异常检测结果确认方法 | 恢复异常检测结果的方法 | |
|---|---|---|---|
| DIAGx终端[备注1] | SPI | ||
| VBAT 低压检测 |
DIAGx终端[注1]或SPI输出引脚（SDO） | 自动返回 | 自动返回 |
| VCC 低压检测 |
DIAGx终端[注1]或SPI输出引脚（SDO） | 自动返回 | 保持闭锁状态，直至收到1WC[注2] |
| 过温检测 | DIAGx终端[注1]或SPI输出引脚（SDO） | 自动返回 | 自动返回 |
| 电源／接地故障检测[注3] | DIAGx终端[注1]或SPI输出引脚（SDO） | 由于这些都是锁存型，因此需清理ENx/ENBx[注1]引脚 | 保持闭锁，直至收到1WC[注2]或可通过SPI选择自动返回 |
| 工作期间负载开路检测[注4] | DIAGx终端[注1]或SPI输出引脚（SDO） | 自动返回 | 自动返回 |
| 非工作期间负载开路检测[注5] | DIAG终端l[注1]或SPI输出引脚（SDO） | 自动返回 | 自动返回 |
[注1]x代表通道编号1或2。
[注2]“1WC”表示写入一次即可清除FLAG信号。
[注3]通过IC内部输出MOS的漏极与源极之间的电压，监控电机相输入状态。
[注4]监控电机中的电流。
[注5]IC内部产生的电流施加到电机上并受到监控。
TB9032和TB9054是2022年开始量产的新产品。随着实现碳中和的电气化浪潮不断高涨，东芝将通过扩大包括栅极驱动电路产品和内置驱动电路产品在内的产品线，为车载电机市场做出贡献。
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