東芝推出集成了MCU與電機驅動電路的新一代SmartMCD?系列新產品

－適用于3相直流無刷電機的低速無感控制技術－

東芝電子元件及存儲裝置株式會社（“東芝”）宣布，推出集成了微控制器（MCU）與電機驅動電路的新一代“SmartMCD?”[1]系列新產品——“TB9M030FG”。該新產品內置了適用于3相直流無刷電機低速運行的無感控制技術，現已開始提供工程樣品。TB9M030FG適用于電動水泵、電動油泵、電動風扇以及電動鼓風機等汽車應用中3相直流無刷電機的無感控制。

隨著水泵、油泵和風扇等汽車系統的電氣化進程不斷推進，汽車制造商對更加小型化、更高效率以及更低噪音的電機需求日益增長。與此同時，隨著車輛中電子控制單元（ECU）[2]數量的增加，減少元件數量和縮小電路板空間變得愈發重要，這也推動了對集成了MCU和電機控制柵極驅動電路的高集成度器件的需求。

在3相直流無刷電機的無感控制中，低速運行時精確檢測轉子位置是一大技術挑戰，因此市場對高性能無感磁場定向控制（FOC）[3]技術的需求十分強烈，該技術能夠從零速[4]開始實現穩定的控制。因此市場對能夠從零速開始實現穩定控制的高性能無感磁場定向控制（FOC）技術的需求十分強烈。

TB9M030FG集成了基于Arm?Cortex??M0內核的MCU、閃存、用于控制和驅動N溝道功率MOSFET的柵極驅動電路（用于3相直流無刷電機運行）、本地互連網絡（LIN)[5]收發器，以及可在汽車電池電壓下工作的電源系統——以上全部封裝在9mm×9mm（典型值）的小型QFP48封裝中。通過高度集成，該產品有助于ECU的小型化并減少外圍元件數量。

該新款MCD還內置了東芝自主研發的矢量運算引擎硬件，可在降低FOC電機控制應用中的CPU負載并縮小軟件程序大小。東芝所開發的低速無感控制技術，在與凸極電機[6]配合使用時，可實現從零速到低速的位置無感FOC控制。該技術無需采用傳統的高頻注入方式[7]，從而避免了由諧波注入所產生的噪音，實現更加安靜的電機運行。

TB9M030FG符合汽車電子認證標準AEC-Q100[8]（0級）。

TB9M030FG的特性有助于汽車系統的小型化和減少元件數量，同時實現更先進、更精密的電機控制，使其適用于廣泛的車載電機應用。

今后，東芝將繼續擴展SmartMCD?系列產品線，集成汽車系統所需的各類功能，為汽車系統的小型化和高集成化做出貢獻。

應用：

汽車設備

• 電動水泵
• 電動油泵
• 電動風扇
• 電動鼓風機等

特性：

• 適用于3相直流無刷電機的無感控制柵極驅動IC（內置電荷泵電路）
• 32位MCU（Arm?Cortex??M0），最高工作頻率40MHz（內置低速與高速振蕩器）
• 內置帶ECC功能的存儲器[9]：

代碼閃存：64KB；ROM：12KB；RAM：4KB

• 內置用于FOC控制的矢量引擎（VE）及可編程電機驅動電路（PMD）[10]
• 內置單分流電阻電流檢測放大器[11]，12位A/D轉換器和10位A/D轉換器
• 與凸極電機配合時，可在從零速至低速區域實現位置無感FOC控制

主要規格：

注：

[1]SmartMCD：東芝電子元件及存儲裝置株式會社開發的汽車電機控制驅動電路（MCD）系列產品，將電機驅動電路與MCU集成于單一器件中。

[2]電子控制單元（ECU）：安裝在汽車系統中的電子控制單元的統稱。

[3]磁場定向控制（FOC）：一種典型的矢量控制方法，通過在電機旋轉坐標系（dq坐標系）中，將磁通分量（d軸）與轉矩分量（q軸）作為正交分量進行獨立控制。

[4]零速：電機通電并進行主動控制，但轉速為零的狀態。

[5]本地互連網絡（LIN）：主要用于汽車電子控制單元（ECU）之間通信的串行通信協議之一。

[6]凸極電機：一種3相直流無刷電機，其轉子具有磁各向異性，導致d軸和q軸電感不同（Ld≠Lq），并可因電機內部磁阻差異而產生磁阻轉矩。

[7]高頻注入法：一種無感控制方法，通過將高頻電壓（或電流）信號注入到驅動電機的基波上，以檢測轉子位置。

[8]AEC-Q100：由汽車電子委員會（AEC）制定的汽車電子元器件可靠性與質量標準，主要適用于集成電路（IC）。

[9]內置糾錯碼（ECC）功能支持1位糾錯（SEC）和2位錯誤檢測（DED）。

[10]可編程電機驅動電路：一種電機控制硬件模塊，可生成脈沖寬度調制（PWM）、控制電流導通并檢測硬件故障，從而降低電機控制所需的處理負荷。

[11]單分流電阻電流檢測放大器：利用電流檢測分流電阻和電流檢測放大器間接估算電機電流。

[12]編碼器輸入電路（ENC）：用于接收編碼器信號，以檢測電機的運行狀態，包括位置、轉速和旋轉方向。

[13]PWM通信：一種通過PWM信號的占空比（脈沖寬度）作為主要信息，用于模塊間通信的方法。