东芝推出新产品—TB9M030FG

半导洞察社

－适用于3相直流无刷电机的低速无感控制技术－

东芝电子元件及存储装置株式会社（“东芝”）宣布，推出集成了微控制器（mcu）与电机驱动电路的新一代“SmartMCD\uE2”[1]系列新产品——“TB9M030FG”。该新产品内置了适用于3相直流无刷电机低速运行的无感控制技术，现已开始提供工程样品。TB9M030FG适用于电动水泵、电动油泵、电动风扇以及电动鼓风机等汽车应用中3相直流无刷电机的无感控制。

随着水泵、油泵和风扇等汽车系统的电气化进程不断推进，汽车制造商对更加小型化、更高效率以及更低噪音的电机需求日益增长。与此同时，随着车辆中电子控制单元（ECU）[2]数量的增加，减少元件数量和缩小电路板空间变得愈发重要，这也推动了对集成了MCU和电机控制栅极驱动电路的高集成度器件的需求。

在3相直流无刷电机的无感控制中，低速运行时精确检测转子位置是一大技术挑战，因此市场对高性能无感磁场定向控制（FOC）[3]技术的需求十分强烈，该技术能够从零速[4]开始实现稳定的控制。因此市场对能够从零速开始实现稳定控制的高性能无感磁场定向控制（FOC）技术的需求十分强烈。

TB9M030FG集成了基于ARM\uC2 Cortex\uC2?M0内核的MCU、闪存、用于控制和驱动N沟道功率MOSFET的栅极驱动电路（用于3相直流无刷电机运行）、本地互连网络（LIN)[5]收发器，以及可在汽车电池电压下工作的电源系统——以上全部封装在9mm\uC39mm（典型值）的小型QFP48封装中。通过高度集成，该产品有助于ECU的小型化并减少外围元件数量。

该新款MCD还内置了东芝自主研发的矢量运算引擎硬件，可在降低FOC电机控制应用中的CPU负载并缩小软件程序大小。东芝所开发的低速无感控制技术，在与凸极电机[6]配合使用时，可实现从零速到低速的位置无感FOC控制。该技术无需采用传统的高频注入方式[7]，从而避免了由谐波注入所产生的噪音，实现更加安静的电机运行。

TB9M030FG符合汽车电子认证标准AEC-Q100[8]（0级）。

TB9M030FG的特性有助于汽车系统的小型化和减少元件数量，同时实现更先进、更精密的电机控制，使其适用于广泛的车载电机应用。

今后，东芝将继续扩展SmartMCD\uE2系列产品线，集成汽车系统所需的各类功能，为汽车系统的小型化和高集成化做出贡献。

应用：

汽车设备

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• 电动水泵
  
  
• 电动油泵
  
  
• 电动风扇
  
  ' O( |: k8 u$ L  c( M4 }
• 电动鼓风机等
  
  

特性：

• 适用于3相直流无刷电机的无感控制栅极驱动IC（内置电荷泵电路）
  
  ' e' x! P  p1 R
• 32位MCU（Arm\uC2 Cortex\uC2?M0），最高工作频率40MHz（内置低速与高速振荡器）
  
  3 Z" K$ K" ], }" |" [+ N1 @
• 内置带ECC功能的存储器[9]：
  
  

代码闪存：64KB；ROM：12KB；RAM：4KB

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• 内置用于FOC控制的矢量引擎（VE）及可编程电机驱动电路（PMD）[10]
  
  & k: [; I5 c5 H6 x8 d7 E2 S" h2 W2 |9 o
• 内置单分流电阻电流检测放大器[11]，12位A/D转换器和10位A/D转换器
  
  5 {. G  d( i. c# a
• 与凸极电机配合时，可在从零速至低速区域实现位置无感FOC控制
  
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主要规格：

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注：

[1] Smart MCD：东芝电子元件及存储装置株式会社开发的汽车电机控制驱动电路（MCD）系列产品，将电机驱动电路与MCU集成于单一器件中。

[2] 电子控制单元（ECU）：安装在汽车系统中的电子控制单元的统称。

[3] 磁场定向控制（FOC）：一种典型的矢量控制方法，通过在电机旋转坐标系（dq坐标系）中，将磁通分量（d轴）与转矩分量（q轴）作为正交分量进行独立控制。

[4] 零速：电机通电并进行主动控制，但转速为零的状态。

[5] 本地互连网络（LIN）：主要用于汽车电子控制单元（ECU）之间通信的串行通信协议之一。

[6] 凸极电机：一种3相直流无刷电机，其转子具有磁各向异性，导致d轴和q轴电感不同（Ld\uE2Lq），并可因电机内部磁阻差异而产生磁阻转矩。

[7] 高频注入法：一种无感控制方法，通过将高频电压（或电流）信号注入到驱动电机的基波上，以检测转子位置。

[8] AEC-Q100：由汽车电子委员会（AEC）制定的汽车电子元器件可靠性与质量标准，主要适用于集成电路（IC）。

[9] 内置纠错码（ECC）功能支持1位纠错（SEC）和2位错误检测（DED）。

[10] 可编程电机驱动电路：一种电机控制硬件模块，可生成脉冲宽度调制（PWM）、控制电流导通并检测硬件故障，从而降低电机控制所需的处理负荷。

[11] 单分流电阻电流检测放大器：利用电流检测分流电阻和电流检测放大器间接估算电机电流。

[12] 编码器输入电路（ENC）：用于接收编码器信号，以检测电机的运行状态，包括位置、转速和旋转方向。

[13] PWM通信：一种通过PWM信号的占空比（脉冲宽度）作为主要信息，用于模块间通信的方法。