直流馬達的車身電子應(yīng)用

固態(tài)切換器沒有活動零件，因為機械式觸點已被晶體管所取代：因此不會有電弧接觸、磁場或可聞噪音等問題。輸入控制兼容于大部份的IC邏輯系列產(chǎn)品，無須額外增加緩沖器、驅(qū)動器或放大器，可大幅降低印刷電路板的復雜性和面積。結(jié)果就是可靠度提升，交換時間最多可增加10倍。

小型電源封裝有助于節(jié)省應(yīng)用面積

汽車市場朝自動駕駛的方向演進，必須使用越來越多的傳感器以及致動器。只要考慮相同間隔里必須裝進更多組件，就很容易可以了解為何所占空間所帶來的限制越來越嚴苛。

通常會使用H橋配置這種拓撲來驅(qū)動雙向直流馬達：交替開啟橋式開關(guān)，就可能控制馬達方向或煞住馬達。雖然使用繼電器就能輕松建置H橋架構(gòu)，但采用SSD能大幅減少電路板空間。

由于一般繼電器的印記面積約為250 mm2，至少需要500 mm2的電路板面積才能建置H橋架構(gòu)。此外，為建置高電壓瞬態(tài)抑制、系統(tǒng)診斷和保護等功能也必須額外附加離散電路，例如緩沖器、運算放大器與傳感器。這些額外零件將大幅增加電路板最終尺寸與復雜度，而且會對應(yīng)用的可靠度帶來負面影響。

最后，電路板蓋板與外殼的設(shè)計還必須考慮繼電器的高度，因此一般來說得保持17 mm的垂直距離。

考慮到VIPowerTM M0-7技術(shù)杰出的節(jié)省空間特質(zhì)，意法半導體H-橋系列產(chǎn)品能將整個馬達驅(qū)動架構(gòu)建置到先進的小型電源封裝里：SO-16N和PowerSSO-36。分別可以減少60 mm2和106 mm2的印記面積，厚度低于2.5 mm，讓印刷電路板更小，系統(tǒng)也能降低重量。除此之外，VIPower? M0-7 H橋提供無鉛封裝的環(huán)保產(chǎn)品組合，確保杰出的散熱效能。

切換時間和脈寬調(diào)變（PWM）控制

導引H橋架構(gòu)時，必須特別留意避免電池線和接地之間出現(xiàn)不必要的短路，尤其是在切換階段；這種狀況通常定義為動態(tài)擊穿（shoot through）。每當擊穿事件發(fā)生，就會額外產(chǎn)生電池線的噪音和電力消耗，進而降低系統(tǒng)效率。如果H橋是由脈寬調(diào)變訊號之類的快速開關(guān)所驅(qū)動，這個現(xiàn)象就會變得更加嚴重。

脈寬調(diào)變輸入訊號常被用來控制H橋架構(gòu)，只要改變工作周期，就能調(diào)節(jié)馬達速度和力矩以建置下列先進功能：

·防夾功能；

·順暢的起步和停止動作，提升駕乘體驗；

·失速狀況控制；

·不受電池電壓影響進行馬達調(diào)速；

·減少起步時的涌入電流

一般直流馬達配置文件會有一個起步期，涌入電流是正常電流的10-12倍。所有電子零件都必須符合規(guī)格，才能承受這樣的高電流一段時間，而這也會持續(xù)影響最終應(yīng)用的電線尺寸、印刷電路板面積和驅(qū)動器功能。

確實繼電器規(guī)格書只提供電阻性直流負載最大限度的觸點額定值，但此額定值會被高度電感或電容負載大幅降低。

以脈寬調(diào)變訊號驅(qū)動直流馬達，就可能在有限的力矩下達到順暢的馬達起步。涌入電流也會減少，延長馬達啟動期。以脈寬調(diào)變訊號驅(qū)動直流馬達，就能優(yōu)化電力的消耗，進而縮小電線尺寸，整體來說有利于減輕重量。

繼電器并不適合用在需要快速輸出切換的系統(tǒng)，切換時間會受機械尖端移動所限制，通常在5毫秒（ms）到最高15毫秒之間。除此之外，微控制器（MCU）必須建置適當?shù)倪壿嫳Ｗo，以防止不必要的交互傳導事件。

VIPowerTM M0-7 H橋系列產(chǎn)品保證提供快速切換時間（通常為1微秒），確保切換頻率最高可達20 KHz。切換配置文件經(jīng)過特別設(shè)計，可優(yōu)化電磁干擾和切換耗損。除此之外，這款芯片還嵌入特殊保護功能，可避免動態(tài)和靜態(tài)交互傳導問題。因此，VNH7系列是專為優(yōu)化系統(tǒng)效能而設(shè)計。

VIPowerTM M0-7系列H橋用于直流馬達控制

VIPower? M0-7 H橋系列可視為驅(qū)動車用直流馬達的自然選項，能滿足市場對提升可靠度、系統(tǒng)效率及豪華感等優(yōu)點的需求。由于采用混合模式，M0-7 H橋系列能將邏輯功能和動力結(jié)構(gòu)整合到單一封裝，提供全面整合和受保護電路的完整產(chǎn)品組合。因為可以提供不同的開啟狀態(tài)（on-state）電阻（從8 m?到最高100 m?）且電源封裝體積小，該系列產(chǎn)品可確保彈性駕駛及控制功能，涵蓋各式各樣的負載狀態(tài)（從極低到最高200W）。

雖然中低功率組件整合了所有的邏輯功能和完整的功率級（power stage），包括高側(cè)（high side）和低側(cè)（low side）功率金屬氧化物半導體（MOS），VNHD7008AY和VNHD7012AY等高功率組件則采用不同架構(gòu)，包含高側(cè)功率MOS和低側(cè)閘驅(qū)動器。因此，要完成H橋架構(gòu)就必須有外部的低側(cè)功率MOS（建議采用意法半導體STL76DN4LF7AG）。

20kHz的脈寬調(diào)變速度控制加上診斷機制，讓上述產(chǎn)品最適合用于高階汽車應(yīng)用。待命模式下耗電極低，最多3微安（μA），且轉(zhuǎn)換期間的切換配置文件也經(jīng)過優(yōu)化，盡管會增加電路板上電子零件數(shù)量，但可讓模塊耗電維持低水平。

由于整合了先進的診斷（VCC電壓、外殼溫度和電流負載的偵測）與保護功能（過電壓、短路、高溫和交互傳導防護），可同時保護功率級和負載而不影響最終的效率系統(tǒng)，確保裝置永遠都能在安全操作區(qū)域內(nèi)運轉(zhuǎn)。此外拜關(guān)閉狀態(tài)診斷功能之賜，待命狀態(tài)期間可監(jiān)測馬達狀態(tài)，避免開啟時可能產(chǎn)生的損害。

在車身控制模塊里結(jié)合VIPower? M0-7的智能功率切換功能以及H橋驅(qū)動器，就能節(jié)省電力消耗、印刷電路板面積和布線需求。實際成果將是系統(tǒng)可靠度增加，且預(yù)估每部車最多可減輕50公斤的重量，而這對污染來說都將呈正面影響，包括內(nèi)燃機（ICE）車輛的二氧化碳排放減少（估計最高3.5g/km）、電池優(yōu)化，純電動車（BEV）的自動駕駛程度也能獲得提升。