除非體驗過宇宙飛船，否則汽車電動座椅可能是您體驗過的最復(fù)雜的座椅。它比飛機座椅的調(diào)節(jié)選項更多，比牙科診所的就診椅更加舒適 – 汽車電動座椅提供了奢華的舒適度、便利性和安全性。

無論您是上下前后移動座椅，還是調(diào)整腰托，電機都能輕松完成這些操作。除了易于移動的優(yōu)勢之外，功能強大的汽車電動座椅還具有其他優(yōu)勢。例如，風扇和加熱器等座椅內(nèi)功能，甚至可通過降低車內(nèi)整個溫度系統(tǒng)的電力負荷來增大車輛的續(xù)航里程。

鑒于汽車電動座椅具有多個選件，制造商正在尋找驅(qū)動多個電機的方法。設(shè)計人員過去常常使用繼電器來開關(guān)電機電源，但繼電器由多個微小的機械部件組成，且轉(zhuǎn)速能力有限。由于繼電器存在這些缺點，并且在每次開關(guān)時都會發(fā)出噪聲，因此不適合用于脈寬調(diào)制 (PWM) 來控制電機轉(zhuǎn)速。

鑒于集成電路 (IC) 的各種優(yōu)勢（包括更小的尺寸、安靜的運行、速度控制和可靠性），現(xiàn)在出現(xiàn)了使用 IC 代替機電繼電器的趨勢。借助 IC 快速、安靜的開關(guān)，可以使用 PWM 進行轉(zhuǎn)速控制，從而實現(xiàn)多個電機的平滑運轉(zhuǎn)和同步運行。

繼電器驅(qū)動型座椅通常是一個繼電器僅驅(qū)動一個電機，最初的 IC 設(shè)計也沿用了這種模式。在僅有幾個電機的系統(tǒng)中，這種復(fù)雜性是一種可以被接受的弊端。但是在功能齊全的復(fù)雜汽車座椅系統(tǒng)中，將多個電機的驅(qū)動電路組合到一起的方式可以帶來顯著的好處，包括縮減物料清單和通過使用多軸集成驅(qū)動器的設(shè)計方法實現(xiàn)的更小布板空間。

TI 提供專為電動座椅設(shè)計的多電機汽車柵極驅(qū)動器。DRV8714-Q1 和 DRV8718-Q1 的半橋柵極驅(qū)動器分別具有四個通道和八個通道。它們集成了電荷泵、電流檢測放大器和可用于多個負載的邏輯電路。一個 IC 可以控制多達七個不同的電機或電機和加熱器的組合，從而減少了座椅模塊所需器件的數(shù)量。

圖 1 顯示了 DRV8714-Q1 通過共用半橋驅(qū)動來控制三個電機，它可以單獨操作其中的任何電機，也可以同時運行特定組合。您可以選擇最適合電機特性的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET) ，并調(diào)整 DRV8714-Q1 的寄存器以優(yōu)化性能。

圖 1：由 DRV8714-Q1 汽車柵極驅(qū)動器驅(qū)動的三電機座椅

驅(qū)動靈活性

憑借多達八個的半橋驅(qū)動器通道，DRV8718-Q1 能夠靈活地使用合適數(shù)量的 MOSFET 來驅(qū)動雙向電機、單向電機（如風扇）和非電機負載（如加熱器）；其中，每個 MOSFET 專為特定的負載量身定制。 

圖 2 顯示了控制四個座椅電機、一個風扇和一個加熱器的 DRV8718-Q1。風扇（單向旋轉(zhuǎn)）僅需要一個半橋，而加熱器僅需要一個高邊 MOSFET，從而使設(shè)計減少了外部晶體管的數(shù)量 – 這一切都歸功于多通道柵極驅(qū)動器的靈活性。

  

圖 2：驅(qū)動多個電機、一個加熱器和一個風扇的

DRV8718-Q1 汽車柵極驅(qū)動器

由于可以靈活地選擇每個最適合相應(yīng)負載的外部 MOSFET，因此低漏源通態(tài)電阻 MOSFET 能夠被用來提高大電流應(yīng)用中的熱性能。DRV8718-Q1 系列通過調(diào)整柵極電流來控制轉(zhuǎn)換壓擺率，有利于提高電磁兼容性。您還可以通過更改 MOSFET 來使座椅模塊適應(yīng)各種電機，無需改變整體設(shè)計。

簡化的接口

單芯片的另一個優(yōu)點是可以顯著減少發(fā)送到微控制器 (MCU) 的信號。MCU 只需使用四個引腳（使用串行外設(shè)接口 [SPI]），即可通過單個 DRV8718-Q1 控制多達八個半橋，甚至在菊花鏈配置中控制更多通道，如圖 3 所示。這種控制包括每個半橋的參數(shù)設(shè)置、晶體管的獨立或協(xié)調(diào)控制以及診斷監(jiān)控。

圖 3：使用從 MCU 到 DRV8718-Q1 汽車柵極驅(qū)動器的菊花鏈配置控制 16 個半橋

統(tǒng)一控制可減少 MCU 的工作量。只需一條命令，MCU 即可啟用所有驅(qū)動器；通過一次寄存器讀取，MCU 可以判斷是否有電機出現(xiàn)故障。后續(xù)的 SPI 讀取可以確定發(fā)生故障的通道和詳細信息（如需要）。

結(jié)語

汽車電動座椅持續(xù)提供更高的舒適性和便利性。不過，要驅(qū)動其電機，還需要解決一些設(shè)計挑戰(zhàn)。多通道柵極驅(qū)動器可以將多個通道集成到單個芯片中，并提供診斷和電流檢測放大器等功能，從而幫助解決這些難題。DRV8718-Q1 多通道柵極驅(qū)動器可提供靈活、緊湊的解決方案，有助于實現(xiàn)汽車座椅的最新功能。

本文來源：德州儀器公眾號