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  L9908 高集成度車規(guī)三相柵極驅(qū)動(dòng)單元(GDU)，是 ST 在無(wú)刷電機(jī)相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的明星產(chǎn)品，是 ST 首款支持 48V 電池的 GDU，滿足了混合動(dòng)力和新能源汽車的普及產(chǎn)生的最新動(dòng)力要求。它支持12V、24V 或 48V汽車電源系統(tǒng)，具有靈活的輸入輸出通道，可在傳統(tǒng)油車和混動(dòng)/電動(dòng)新能源汽車上實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用。

  L9908 可以控制六個(gè) N 通道 FET，以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)助力器、風(fēng)扇、泵電機(jī)、變速器等中的無(wú)刷電機(jī)，并完全符合汽車功能安全 ISO26262ASIL-D 標(biāo)準(zhǔn)。

適用于48V汽車技術(shù)

  48伏電池

  在開發(fā)新應(yīng)用時(shí)，工程師需要在器件、工具和其他方面進(jìn)行大量投入。48V 系統(tǒng)在汽車中的重要性已經(jīng)不言而喻。更大的電池有助于“節(jié)省燃料、減少排放和增加動(dòng)力”。在電池領(lǐng)域有話語(yǔ)權(quán)的多家制造商也強(qiáng)調(diào)48V電池的重要性，但原有電源系統(tǒng)切換到 48V 會(huì)面臨一定挑戰(zhàn)。L9908 可以支持基于上一代產(chǎn)品的更新設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)順利轉(zhuǎn)型。

L9908 是 L9907 的下一代產(chǎn)品，支持 3.3V 和 5V 邏輯、低至 4.5V 的電源電壓范圍。同時(shí)支持 12V、 24V、48V電池系統(tǒng)。L9907 和 L9908 都通過(guò)了 AEC-Q100 認(rèn)證，而且 L9908 符合 ASIL-D 標(biāo)準(zhǔn)，滿足更多應(yīng)用需求。

  基于模擬拓?fù)涞?/span>3個(gè)電流傳感器

  工程師一直致力于在尋找更具成本效益的解決方案，模擬傳感是行業(yè)的發(fā)展方向， 但相比浮動(dòng)拓?fù)?，模擬拓?fù)涞男旁氡雀?，輸出穩(wěn)定時(shí)間更長(zhǎng)，因此可能會(huì)影響到扭矩和復(fù)雜算法的使用。但客戶需要性能更強(qiáng)大的電機(jī)控制，駕駛員希望方向盤平穩(wěn)、沒(méi)有振動(dòng)。這意味著工程師必須開發(fā)復(fù)雜的算法并從當(dāng)前的傳感器中獲取高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。因此，盡管傳統(tǒng)模擬拓?fù)浯嬖诰窒扌?，設(shè)計(jì)人員也必須找到提升性能的方法。

▲ 消費(fèi)者要求轉(zhuǎn)向更平穩(wěn)順暢

  L9908 提供了獨(dú)特的解決方案，它將模擬拓?fù)渑c數(shù)字 SPI 線路耦合，并使用了三個(gè)電流傳感器。傳感器提供了更大的靈活性和更多數(shù)據(jù)，研發(fā)人員可以采用磁場(chǎng)控制技術(shù)(FOC)，提高整體性能和效率。同樣，數(shù)字 SPI 線有助于提高信號(hào)處理過(guò)程中的信噪比，并為 MCU 提供更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。復(fù)雜的算法可幫助創(chuàng)建更高級(jí)的轉(zhuǎn)向柱，而不會(huì)影響到整個(gè)方案的成本效益。

  安全性

過(guò)去的幾年里，汽車對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)器的要求發(fā)生了巨大變化。ISO 要求支持 48V 應(yīng)用的 GDU 能處理 75V 的電源電壓。這些變化背后的原因就是智能和電動(dòng)汽車需要更嚴(yán)格的安全法規(guī)來(lái)保護(hù)消費(fèi)者。因此，L9908 使用 32 位 SPI 接口提供新的診斷和保護(hù)功能。L9908 的安全功能包括 SPI 設(shè)置死區(qū)時(shí)間插入和直通短路診斷保護(hù);開路負(fù)載檢測(cè)、對(duì)地短路診斷、對(duì)電池短路診斷;可以通過(guò) SPI 總線設(shè)置溫度預(yù)警和讀取結(jié)溫測(cè)量數(shù)據(jù)。其他診斷包括接地?fù)p耗檢測(cè)、電源引腳和 FET 驅(qū)動(dòng)器電源的過(guò)壓欠壓檢測(cè);系統(tǒng)時(shí)鐘監(jiān)測(cè)、SPI 窗口看門狗和故障狀態(tài)標(biāo)志。

  簡(jiǎn)化原型制作

  L9908 開創(chuàng)了汽車應(yīng)用的新紀(jì)元。為了幫助工程師趕上應(yīng)用發(fā)展潮流，ST 提供了多種帶有 L9908 和 SPC560P 的開發(fā)板。

▲ AEK-MOT-3P99081

AEK-MOT-3P99081 與 STSW-AUTODEVKIT 庫(kù)配合使用，可幫助工程師更快地進(jìn)行原型制作。AutoDevKit 提供了一種在幾分鐘內(nèi)完成概念驗(yàn)證的方法。該解決方案附帶一個(gè)使用 L9908 驅(qū)動(dòng)帶霍爾傳感器的 BLDC 電機(jī)的演示。ST還提供帶有開發(fā)板和電機(jī)的套件 AEK-MOT-3P9908M，以進(jìn)一步加快開發(fā)速度。

  L9908 在汽車電機(jī)控制中的多種玩法

  在通風(fēng)冷卻系統(tǒng)的低壓液泵、氣泵和鼓風(fēng)機(jī)，以及電動(dòng)座椅控制裝置等應(yīng)用中，高集成度、高靈活度、高準(zhǔn)確度的 L9908 可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，節(jié)省空間，提高控制準(zhǔn)確度。該驅(qū)動(dòng)器還可用于設(shè)計(jì)輕混汽車(ICE)和 48V 純電動(dòng)代步車的動(dòng)力電機(jī)逆變器。

▲ 48V逆變器參考設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖

  ST 聯(lián)合大灣區(qū)集成電路與系統(tǒng)應(yīng)用研究院(GIICS)，開發(fā)了 48V 逆變器參考設(shè)計(jì)，基于 ST 的汽車級(jí)芯片的應(yīng)用解決方案，包含了 MCU(SPC58NN)，SBC(L9396)，Pre-Driver(L9908)，模擬芯片以及邏輯保護(hù)芯片等。

  因?yàn)閮?nèi)置診斷功能，L9908 還可用于自動(dòng)緊急制動(dòng) (AEB) 和先進(jìn)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 (EPS) 等安全性系統(tǒng)，簡(jiǎn)化 ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證過(guò)程。下面的EPS演示方案由 ST 車規(guī)級(jí) 32-bit PowerPC 架構(gòu)的微處理器 SPC560P50 、L9908和車規(guī)級(jí)MOS組成。方案適合12V、24V、48V系統(tǒng)，同時(shí)也具備相應(yīng)的診斷保護(hù)功能。

▲ 無(wú)刷電機(jī)通用系統(tǒng)框圖

  在單電瓶 (12V)、雙電瓶 (24V) 和 48V 汽車電瓶系統(tǒng)中，L9908具有很高的應(yīng)用靈活性，因?yàn)殡姍C(jī)電源引腳可以耐受4.5V至75V的寬壓，電機(jī)連接引腳能夠承受 -14V 至 95V 的電壓。片上邏輯電路使用內(nèi)部的 3.3V 電源，數(shù)字 I/O 端口兼容 3.3V 和 5V 邏輯電平。L9908 是 AEC-Q100 認(rèn)證車規(guī)級(jí)產(chǎn)品，現(xiàn)已上市，采用熱性能改進(jìn)的 TQFP48 封裝。