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东芝车载3相无刷电机栅极驱动IC

2025-03-13 17:47

东芝——切合最新功效清静标准的栅极驱动IC
适用于电动助力转向系统(EPS)、电动制动系统等3相直流无刷电机应用 。

产品亮点

·内置3通道清静继电器驱动IC

·接纳小型VQFN48封装,贴装面积镌汰约莫66%[1](履历证可在贴装温度循环测试中遭受3,000次循环)

·内置用于外部MOSFET的自诊断电路

汽车装备的开发必需切合ISO 26262蹊径车辆功效清静标准[2] 。虽然,汽车装备中接纳的半导体器件和其他电子元件也不破例,必需切合这个标准. 。

东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)推出切合ISO26262标准,支持ASIL-D清静等极[4]的车载3相直流无刷电机栅极驱动IC[3]-“TB9083FTG” [4] 。该器件驱动外部 MOSFET 以旋转3相直流无刷电机(图1),并且可驱动所有3相的上下MOSFET,即六个MOSFET 。器件适用的应用示例包括电动助力转向系统(简称EPS)、电动制动和线控换档系统 。

图1:内部方框图和应用电路示例

东芝此前于2017年8月宣布了切合ISO 26262标准的栅极驱动IC ——“TB9081FG” 。TB9083FTG是在“TB9081FG”基础上刷新的升级产品 。
主要刷新是通过冗余、ABIST(模拟内置自检)和LBIST(逻辑内置自检)电路实现功效的稳固性 。这些关于通过ISO 26262标准是必不可少的 。在功效冗余方面,与TB9081FG一样,TB9083FTG内置两个带隙参考电压电路,并新增两个内置时钟振荡电路(OSC) 。目的是只管镌汰相关故障的爆发 。另一方面,ABIST和LBIST认真检查内部诊断功效是否正常事情 。检查效果可通过SPI通讯读出 。

内置3通道清静继电器驱动IC

TB9083FTG有三大刷新 。首先,与TB9081的五个通道相比,仅包括三个用于清静继电器的通道 。清静继电器可以在泛起电机或外部MOSFET等异常点时实现电气切断 。凭证客户反响,三个通道足以知足系统需求 。关于EPS,两个通道划分用于电源继电器和反极性�;ぜ痰缙�,另一个通道用于电机继电器,切断电机的控制电路 。(图2)

TB9083FTG优点(1)

内置冗余/非冗余3通道继电器驱动IC

图2:使用清静继电器示例

接纳小型封装减小贴装面积(达66%[1])

第二个特点是接纳VQFN 48pin封装(7.0mm×7.0mm)减小PCB贴装面积(表1) 。由于TB9081FG接纳64-LQFP封装,贴装面积为12.0mm×12.0mm(包括外部引线),因此,相比之下贴装面积镌汰了约莫一半 。选择小型封装与ISO 26262亲近相关,由于ISO 26262可能需要接纳冗余器件包管功效的稳固性,以确保抵达更高清静级别 。使用这种冗余设置,纵然一个TB9083FTG爆发故障,另一个TB9083FTG仍然可以驱动电机 。然而,若是使用两个器件,PCB贴装面积会增添一倍 。因此TB9083FTG接纳小型封装来避免增添贴装面积 。

TB9083FTG优点(2)

表1:三款器件比照

别的,为了进一步镌汰所需的PCB贴装面积,TB9083FTG还接纳内置电阻,用来调解电机电流采样放大器的增益和参考电压 。TB9081FG则需要在外部设置这些电阻器 。增益可通过串行接口SPI设置 。

内置外部MOSFET自诊断电路

第三个特点是内置定序器和验证电路,用于检测外部MOSFET开路和短路故障 。TB9083监测3相中每相上臂和下臂的中点(图3) 。微控制器通过SPI读出诊断效果 。关于这种诊断,TB9081FG需要使用微控制器的内置AD转换器(ADC)和外部偏置电阻监测电机端子电压 。除了不需要使用微控制器(MCU)中的A-D转换器举行这种诊断,另一个优点是镌汰软件代码数目,并且消除了诊断所需的外部电阻 。

TB9083FTG优点(3)

用于外部MOSFET的自诊断电路

图3:古板系统与TB9083FTG解决计划比照

履历证可遭受3,000次温度循环测试

QFN封装接纳可焊锡侧翼结构[5],便于使用自动光学检测(AOI)系统可以对焊点举行目检,并有助于提高焊点的可靠性 。别的,东芝已验证封装可在贴装温度循环测试中能遭受3,000次循环 。

通过3,000次循环测试

种别

项目

测试条件

测试温度

-40℃~125℃
浸泡时间:20分钟
升温时间:10分钟
→ 1个循环/小时

缺乏格标准

初始阻值漂移10%

IC

封装

VQFN48-0707-0.50 (可焊锡侧翼)

镀层

Sn

PCB

尺寸

35mm×35mm×1.6mmt

层数

6层

质料

FR-4

外貌处置惩罚

OSP(有机可焊性防腐剂)

焊接

焊料

SAC305

屏障层厚度

130um

回流焊加工历程中峰值温度

230℃至250℃

QFN的E-pad与PCB之间焊接

执行

表2:贴装温度循环测试效果和测试条件

东芝将继续强化切合ISO 26262标准第二版的要求的栅极驱动IC产品线,以支持车载3相直流无刷电机应用 。东芝将向市场一连推出具有优化功效和性能的IC产品,知足客户需求,为提升车载装备的电气化和清静性做出孝顺 。

注:

[1]与东芝现有产品TB9081FG (12.0mm×12.0mm(典范值))比照

[2]旨在最大限度降低系统故障造成危害的功效清静标准 。主要的是,确保为第三方提供关于系统清静性的合明确释 。ISO 26262是面向车载应用的功效清静标准,划定了确保实现所需功效清静的开发流程 。
[3]用于驱动MOSFET的驱动IC
[4]ASIL:Automotive Safety Integrity Level,D:品级D(A至D级,D为最高级)
[5]封装的外引线形状

以上内容引用自东芝官网,网址:车载3相无刷电机栅极驱动IC:TB9083FTG | 东芝半导体&存储产品中国官网

东芝Mosfet在车载应用领域主要推广型号如下:

以上资料引述自东芝推广PPT资料:TSBMC24-C315,Sep. 2024 Rev1.0

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