范例的汽车元件必须知足低系统本钱、小型化、轻型化和可靠的哀求，并具有很高的效率。减少尾气排放和降落燃料花费也很主要。与宽范围电机一起事情的驱动观点的需求以及对效率、系统设计和联网选项的分外哀求，对实行器电路有很大的影响。
无刷直流电机市场
美国有大量的无刷直流电机(BLDC)制造商。大多数公司仍旧专注于有刷直流电机、步进电机等电机技能，但个中许多公司已经将BLDC电机作为新产品开拓的根本。虽然市场上有许多BLDC电机制造商，特殊是微型BLDC电机的制造商，但市场上并没有很多一体化的掌握电子办理方案。能够制造内置智能电路的BLDC电机而且采取低本钱方法的公司在市场上仍是百里挑一。
BLDC电机技能的遍及率正在提升。许多汽车功能，比如油泵或水泵、采暖透风与空调(HVAC)、弯道照明、头灯调节等等，都在从有刷直流电机或步进电机技能转换为BLDC电机技能。是的，这并不能解释所有有刷直流电机或步进电机都将转换为BLDC电机技能。但与电机本身价格比较电机掌握电路价格太贵的主流不雅观点正在日益消退。其余，BLDC电机上风可以显著增强其它系统属性(参考表1)。因此，一场智能电机掌握的革命大幕即将开启。
无刷直流电机的上风
与其它竞争性的电机技能比较，无刷直流电机有诸多上风，见表1所示。
表1，无刷直流电机上风小结
从有刷直流电机转换为无刷直流电机面临的问题？
不雅观察包括有刷直流电机(BDC)在内的运动掌握系统会很明显地创造，掌握的繁芜性要低于无刷电机(BLDC)电机。简言之，你只须要给有刷电机加上电，它就可以开始事情了。在BLDC电机掌握系统方面缺少履历的工程师常常害怕他们会难以转到BLDC电机技能，纵然他们知道BLDC的上风所在。这种系统的繁芜电路和编程被认为是拦路虎。其余，由于电子换向而导致的较高系统本钱也常常被认为是影响BLDC遍及的一个成分。
然而，从有刷电机转换到无刷电机并没有想象中那么困难。借助Micronas公司HVC 4223F单芯片办理方案，电路可以做得相称大略。
下面这个例子概括先容了一种办理方案，这种方案只需包括HVC4223F在内的13个元件。如果系统已经包含有PCB，那么对物料清单(BOM)的影响是不大的。在许多情形下，我们可以利用更小的电机，由于这些电机具有更高的效率。实行器也可以更小，从而进一步减小物料本钱(电机、外壳和齿轮等)。其余，在某种程度上，采取HVC4223F设计的BLDC掌握系统在经由编程后，可以使它从表面看就彷佛是有刷电机一样——只需连接VBAT和地供应电源即可。因此，现有的运动掌握系统无需改变完全的系统设计就能升级。而从长期来看，这种系统还可以进一步改进，比如增加联网功能和/或诊断功能等。消费者不必从头开始做软件开拓，由于现有的运用条记和演示软件可以供应足够的功能。
旨在实现最高系统集成度和灵巧驱动系统的单芯片架构
新的Micronas高压掌握器(HVC)许可利用采取高集成度电机驱动电路的系统达到当代永励直流电机的性能。HVC 4223F是一款集成的微型打算机系统，含有可直接驱动PMSM/BLDC电机和双极步进电机所必要的外设模块。这些外设模块的编程功能和用户定义的软件许可最佳匹配不同驱动系统的性能和属性。
由于利用了低功耗/重量比(W/kg)的PMSM/BLDC电机，驱动办理方案的集
成度越来越高，因此影响到功耗(功率/热管理)、驱动电路的灵巧性和所选的驱动，以及诊断选择。高集成度的电路哀求通过特定目标功耗管理来适应热事情条件。新的HVC系列供应的许多功能恰好支持这种适应性。
针对不同运用和事情模式调度的电机激活
在汽车实行器中不同驱动观点的利用哀求方便地适应电机电源电桥和桥的激活办法。HVC 4223F通过可配置的终极输出级、高集成度和可编程的外设模块以及功能强大的ARMCortex?-M3?内核来精准地办理这个问题。HVC 4223F中集成了6个n/n半桥(包括充电泵)。通过适当的输出引脚电路布线和软件配置，这些半桥可以很好地适应电机类型。
EPWM模块
(增强型脉宽调制)支持针对不同事情模式和电机类型的无源和有源续流电流图案(“异步/同步整流”)(见表2)。集成的电流丈量功能和数模转换器许可编程标称电流值(比如针对电流掌握的微型步进)。在PMSM/BLDC电机中，转子位置的反馈旗子暗记无需利用传感器，通过比较器和集成的星点基准，或者通过霍尔效应传感器/编码器就能发送。其余，我们可以选择针对步进电机的换向事情模式，比如用于实现更高的转速。使步进电机适应不同事情模式(整步/半步、波型驱动、微步、换向操作)也是可行的，或者可以编程。
表2，采取最新高压掌握器的电机类型和事情模式一览
ARM Cortex-M3 CPU可以用来快速实行速率与电流掌握算法——由针对电压与电流丈量的高速模数转换器和可调旗子暗记路径支持。输出级包含过载保护(过压/过流)和诊断功能。 用于电机启动的集成式外设模块(EPWM、比较器、星点基准、数模转换器、诊断和过压/过流保护、温度监控)可以针对表中所列事情模式进行编程。
利用ARM Cortex-M3 CPU的高效系统
借助软件手段，CPU和闪存可以实现特殊高的系统灵巧性，比如知足旋转速率和电流掌握的实时哀求、分布式实行器系统(如LIN集群)中的通信以及诊断功能。
主振荡器已经集成在里面。我们可以在不影响外设功能的情形下逐步降落CPU周期来降落功耗。为了减少电磁辐射，个中还包含了一个电磁滋扰抑制模块(ERM)。所有外设模块都可以通过AHB/APB总线系统进行编程，进而知足系统哀求。集成的NVRAM许可存储诊断和运用数据。
在电源方面，高压掌握器系列产品是直接通过12V板载电气系统供电，并符合ISO 7337测试脉冲哀求的。启停系统由专门的“保留模式”供应支持。与传统的线性稳压器比较，集成的开关稳压器(降压转换器)可以最大限度减小功率丢失。节能模式可以为比如K1.30运用供应低功耗。外部负载(如霍尔传感器)可以通过可编程高侧开关进行供电。
针对分布式小型驱动系统(如HVAC系统)中的通信，高压掌握器中集成了LIN-UART和LIN物理层。其余，LIN集群中还有第二个LIN引脚可用，它具有自动寻址功能，例如可用在HVAC阀门运用中。这里先容的系统集成和网络功能是小型和微型电机进一步微型化和提高集成度的主要路子。
驱动系统的可靠性受所用驱动电路的影响很大。新高压掌握器架构包含有扩展诊断和保护功能，其SPFM超过60%(“ASIL可用”)。这对付符合ISO 26262的系统级分解来说很主要，即对付将安全与安保哀求分配给各个独立的系统单元来说也很主要，并且可以在系统、硬件和软件级来进行。
由于元件数量的减少，高系统集成度对哀求的系统失落效率FIT(故障韶光)有积极的影响。
用软件实现“热管理”便是一个有关灵巧诊断的极好例子。
图1：BLDC电机中的电路集成
通过评估电流和温度，我们就可以采纳一定的方法来适应事情环境，比如减少CPU周期，限定电机电流，改变电机电桥中的续流电流图案等等。
新的HVC 4223F采取6mm×6mm小型40引脚QFN封装，非常适宜微型化，并将电路集成到电机或实行器中。其余，“外露的焊盘”(ePAD)可以担保良好的导热连接。-40℃至+150℃的结点温度范围和集成的过温监控许可其在温度恶劣的运用中利用。
用BLDC电机定位实行器的运用例子
用于定位运用的机器实行器常日须要供应高扭矩(比如在阀门、襟翼等运用中)。常日负载端要用到齿轮来得到低转速(rpm)，但这会由于摩擦而引入相称大的损耗。在许多情形下，实行器必须施加一个稳定的保持扭矩，并且不应丢失其末了的位置，以避免校准运行。由于重量减轻和空间限定，电机和电路的几何构造扮演着重要的角色。本例先容了一种单芯片电机实行器办理方案，由HVC4223F驱动BLDC电机，并通过LIN通信接口完成无传感器的六步换向。图2显示了通过HVC 4223F单芯片办理方案集成完全电路的阀门实行器的事理系统。
表3，HVC 4223F所用外设功能一览表
硬软件交互和电路办理方案
运动掌握系统中软硬件的高效交互取决于可用芯片外设的特定功能分布情形。表3总结了针对图2所示无传感器六步换向系统的一种可行方法，包括转速和电流掌握、诊断功能和通信栈。软件架构可以是比如带中断的一个大略轮询。
图2：利用BLDC电机的系统例子
图3给出了这种系统的基本电路办理方案。电机的外部元件数量可以减少到12个元件的最小值(参考图3中的表格)。如若有分外的系统静电放电和/或电磁兼容哀求，比如在直流供电链路或LIN旗子暗记路径中，某些附加元件比如磁珠可能就会须要。
图3：事理电路办理方案
本文小结
由于电路本钱在不断低落，利用BLDC电机技能的小型电机驱动办理方案的数量将不断增加。Micronas公司供应的高集成度单芯片HVC 4223F办理方案便是这种技能发展的一个催化剂。
电机的品种和功能将不断增加，包括智能驱动器之间的联网功能。其余，我们必须知足对更轻重量、更小尺寸、更高功率密度和更低本钱的哀求。所用的电机须要轻便小巧，并能用于分布式LIN总线网络。
由于完全的微型电机平台可以用单芯片办理方案开拓，设计韶光可以大大缩短。通过适当地修正软件，我们就可以适应不同的电机类型和属性。本日的有刷直流电机办理方案完备可以用无刷直流电机系统1:1替代，而这从外部看来就像是传统的电机，但内部则可以供应实现智能运动掌握所需的所有上风。
自诊断和功能安全的浸染越来越大。通过电子技能“集成了智能”的驱动器可以供应这种诊断功能。举例来说，一个电机的属性可能在全体生命周期内随时改变。这些效应可以被电路跟踪和存储，并可进行一定程度的调度。
修正软件可以知足大量的功能和运用哀求。客户只需一种掌握器就能高效地配备一个完全的实行器平台。少量的分立元器件和高集成度供应了高度的微型化，并能实现具有当代电机上风和好处的经济性办理方案。高度的软硬件复用性则许可快速相应不断变革的用户哀求。
