導(dǎo)讀: 本文將分析車用直流馬達的市場趨勢,并說明何以從診斷功能、交換時間的優(yōu)化、減輕重量和(最重要的一點)提升可靠度各方面來看,固態(tài)驅(qū)動器(SSD)都是比較好的設(shè)計架構(gòu)。
車內(nèi)系統(tǒng)的電子產(chǎn)品含量持續(xù)成長,原因是市場對自動化、安全性、能耗優(yōu)化和高質(zhì)量體驗的要求越來越高。在此背景之下,使用直流馬達的應(yīng)用數(shù)量也不斷上揚。
本文將分析車用直流馬達的市場趨勢,并說明何以從診斷功能、交換時間的優(yōu)化、減輕重量和(最重要的一點)提升可靠度各方面來看,固態(tài)驅(qū)動器(SSD)都是比較好的設(shè)計架構(gòu)。
我們還會特別加以說明,為何在所有專為車用直流馬達控制所設(shè)計的全集成電路當(dāng)中,新推出的VIPower M0-7 H橋系列能夠成為同等級最佳選擇。
市場趨勢
預(yù)估車用直流馬達系統(tǒng)的需求將穩(wěn)定成長,未來5年的年成長率約在3.1%左右。車身周邊的需求主要來于自車門鎖、電動后照鏡、座椅調(diào)整、清潔劑幫浦、雨刷、車窗開關(guān)、天窗和電動滑門等傳統(tǒng)應(yīng)用。但還有許多新崛起且十分吸引消費者的應(yīng)用逐漸面市,部分實例包括抬頭顯示器(HUD)、隱藏式車門把手、電動尾門、電動車換檔切換器和電動車充電器鎖。
考慮以上狀況,估計2020年全球各地與車身相關(guān)的車用直流馬達需求將達到20億個。下圖為各種應(yīng)用所占比例,所有應(yīng)用耗電都在30W到200W之間。
在車身應(yīng)用上驅(qū)動直流馬達使用繼電器和內(nèi)建芯片的比較
過去汽車產(chǎn)業(yè)一直將繼電器視為一種簡單又便宜的解決方案,用來驅(qū)動直流馬達。但這種想法正逐漸改變,現(xiàn)在汽車制造商認為SSD才是更適合新應(yīng)用設(shè)計的選擇。SSD因為具有高度可靠的質(zhì)量且診斷功能更為強化,很容易就能建置各種創(chuàng)新功能,像是驅(qū)動各種可變負載配置文件(例如電動尾門)或控制動作的順暢度(例如車窗開關(guān)或座位調(diào)整)、消除繼電器開關(guān)噪音以及增加豪華感。
最重要的是,全世界的地方立法機構(gòu)已開始針對汽車的污染物質(zhì)和二氧化碳排放設(shè)定新的限制,汽車結(jié)構(gòu)必須有所調(diào)整,尤其是動力負載的供應(yīng),皆必須采用效率更高的電子組件。雖然新標(biāo)準(zhǔn)的沖擊對象將以動力總成(power-train)系統(tǒng)為主,車身控制模塊(Body Control Module,BCM)還是有一部分關(guān)聯(lián)性。
因此我們預(yù)測,2020-2025年間由SSD驅(qū)動的直流馬達每年平均成長6.7%,逐漸搶攻繼電器的市占率。
此情況下,意法半導(dǎo)體的VIPowerTM M0-7 H-橋系列產(chǎn)品將成為在汽車應(yīng)用的馬達控制方面,同等級組件當(dāng)中最佳選擇。M0-7 H-橋系列將邏輯功能和動力結(jié)構(gòu)整合至單一封裝,讓芯片內(nèi)建智能功能因此除了從提供簡單驅(qū)動作用到還能防止故障,提供先進的診斷和保護功能、減少所需零件數(shù)量、提升可靠度并節(jié)省印刷電路板(PCB)面積。
可靠度提升 進而延長10倍的使用壽命
繼電器觸點是一種可導(dǎo)電的金屬片,相互連接好讓電流通過。機械式開關(guān)觸點常見的問題包括會聽見噪音,還有終端顧客因為感受到機械震動而觀感不佳(尤其是轉(zhuǎn)換頻率驅(qū)動應(yīng)用)。除此之外,繼電器切換時會造成電弧噪音,進而產(chǎn)生電磁干擾(EMI)。為了降低繼電器切換噪音,就需要電阻電容減震器(RC snubber)和續(xù)流二極管(flywheel Diode)等額外零件,但這些額外零件會對最后結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性帶來負面影響。切換時產(chǎn)生的機電應(yīng)力,中長期的影響就是會降低接觸電阻和效能,讓繼電器無法使用或縮短壽命。繼電器效能的劣化則會降低可靠度。
固態(tài)切換器沒有活動零件,因為機械式觸點已被晶體管所取代:因此不會有電弧接觸、磁場或可聞噪音等問題。輸入控制兼容于大部份的IC邏輯系列產(chǎn)品,無須額外增加緩沖器、驅(qū)動器或放大器,可大幅降低印刷電路板的復(fù)雜性和面積。結(jié)果就是可靠度提升,交換時間最多可增加10倍。