集微網消息，隨著汽車電動化、智能化和網聯化的蓬勃發展，單車三電部件數量也在快速增長，以電機為例，除了主驅電機，在非牽引相關功能如熱管理中的風扇、水泵、油泵，以及車身相關的車窗、天窗、雨刮、電動踏板和電動側滑門、座椅調節等場景也廣泛應用了各類直流無刷和有刷電機。
這類通常由低壓12V網絡供電的使用場景，往往對方案BOM成本、重量體積、轉換效率等有極高要求，因此電機控制上已逐漸形成將MCU、預驅、電源管理LDO和總線收發器集成到單芯片的主流方案。
顯而易見，電機控制芯片前景廣闊，有望在汽車行業實現市場價值和規模應用最大化，但過去兩年也經常排在芯片缺貨清單的頭部。
1月31日下午14點，集微網舉辦第60期“集微公開課”活動，特邀旋智電子科技（上海）有限公司（簡稱旋智科技）銷售副總經理丁文和資深汽車應用FAE許爍，為大家分享主題為” 應用于車載12V直流無刷（有刷）電機的內置N-FET預驅微控制器”的在線直播講解，以闡述該產品的技術知識、解決方案和旋智科技研發的核心功能特性。
源出半導體產業“西點軍校”
丁文先生首先向觀眾簡要介紹了旋智科技發展歷程，該公司前身是大名鼎鼎的仙童半導體公司電機產業線事業部，于2014年底通過MBO方式剝離獨立運營，目前在上海、深圳、青島、香港等地都設有分支機構，公司專注于高集成度電機控制芯片及先進核心算法的研發，創始核心團隊成員大都在世界頂級半導體企業有多年研發、市場和管理經驗。
獨立以來，旋智科技已經成功量產兩代電機控制芯片，大批量應用于白電和工控領域，憑借芯片IP、算法核心技術優勢帶來的產品差異化能力，接連打入了大疆、九號Segway、格力、美的、海爾、博世、EBM等國內外頭部客戶供應鏈，大客戶出貨量已累積近6000萬顆。
近年來，旋智科技同樣積極布局車規級產品，其高集成度車規級電機控制SoC產品經過多年開發測試和打磨，在2022年底也已經正式進入了量產送樣階段。丁文透露，旋智科技在汽車電子功能安全和質量可靠性上有透徹理解和豐富經驗，即將獲得ISO26262 ASIL-D體系管理認證。
丁文表示，汽車12V直流電機主要可劃分為熱管理、車身、底盤等應用場景，驅動方案也各有不同。如后視鏡、座椅調節等多電機控制場景，驅動方案通常是MCU搭配多路半橋驅動，而單電機場景則需進一步按功率大小劃分，小功率場景如風門、水閥、座椅通風等可選用all-in-one的單芯片方案，Melexis、TDK等海外品牌目前較為常見，而隨著功率逐漸增大，在中等功率場景，如水泵、油泵、鼓風機、散熱風扇、雨刮、車窗、側滑門以及激光雷達等，經常采用SoC搭配MOS管的方案。在大功率的單電機場景，例如EPS和剎車等，一般采用分立方案，對芯片的功能安全等級要求較好，且系統設計上需要進行冗余。
瞄準快速增長的中功率單電機控制場景，旋智科技的SPD1179提供了極具競爭力的車規級國產解決方案。
SPD1179新特性
旋智科技資深汽車應用FAE許爍，為觀眾進一步講解了SPD1179的技術特性與參考設計。
根據許爍介紹，SPD1179主要應用場景有風扇類，泵類三相無刷直流電機和車窗、天窗、雨刮類有刷直流電機H橋型控制的應用場景，已經處于這個量產送樣階段，計劃在今年三季度量產并取得SIL-B/AEC-Q100雙重認證，可用于替代英飛凌TLE989x/8x/7x/6x/5x、恩智浦S912ZVMB/L/C、邁來芯MLX81340/4/6等主流產品。
許爍表示，SPD1179由MCU和高壓模塊合封，封裝規格為QFN48/QFN56，采用配備浮點運算單元的32位Cortex-M4內核，最高主頻達100MHz，片上最大提供128K Flash+32K RAM的存儲空間，附帶1KB EEPROM，電壓工作范圍可達5.5V-40V，同時支持LIN，CAN/CANFD車載專用標準協議。
SPD1179還內置單端運放和差分運放，單端運放可用于母線電流采樣，差分運放用于相電流采樣及重構，具有完善的硬件保護機制，可確保電機驅動過程中的快速保護，ECAP（增強型脈沖捕獲模塊）具備Dual-pin模式，可以同時計算不同輸入引腳信號的頻率及占空比，定時器具備gate等多種模式，可以通過外部GPIO電平或邊沿信號來控制定時器的使能計數，產品還支持ISP模式下通過UART或LIN接口下載燒錄程序，高壓模塊基于電流型驅動，可編程配置驅動能力，MOS的控制更加靈活，使用VCP-based架構，省去自舉電容，節省設計成本，高壓MON引腳可通過ECAP捕獲高壓PWM信號，產品同時達到功能安全等級ASIL-B和AECQ100認證。
在總體梳理系統框圖后，許爍又分別介紹了SPD1179電源管理、數模轉換ADC、可編程增益放大器（PGA）、模擬比較器、相位比較器、PWM、預驅、VDS保護等功能模塊特性。
如在電源管理模塊，SPD1179采用5.5伏到40伏的單電源供電，內部集成5伏、3.3伏、1.2伏LDO，電流驅動能力分別為80毫安、50毫安和40毫安，支持三種電源模式（active、stop和sleep），具備電源域檢測和過流、過壓和欠壓保護機制，系統整體上電時間小于5ms，可通過LIN, MON, cyclic wakeup, GPIOs等多種方式喚醒芯片。
基于功能安全需要，1179還內置電源監視模塊，通過電源跟蹤放大器將關鍵電源信號緩沖到13 位Monitoring ADC，用來監測電源狀態。
SPD1179參考設計
眾所周知，芯片廠商新產品往往需要配套參考設計方案，以降低下游用戶開發門檻，加速上市，公開課尾聲，許爍還向觀眾介紹了基于SPD1179的參考設計及配套軟硬件開發工具鏈。
許爍表示，旋智科技提供的Demo板除了最小系統之外，還包括電源高邊防反接及濾波電路、三相逆變橋電路、單電阻采樣濾波電路、母線電流采樣電路、外部PWM信號輸入檢測電路、LIN和CAN通訊電路等。
在三相逆變橋電路部分，SPD1179的電流型預驅架構，可省略掉驅動電阻Rg及外部自舉電容CBOOT，在驅動MOS時，可直接由VCP供電，其電流驅動能力可通過寄存器靈活修改設置。
在單電阻采樣濾波電路部分，流經采樣電阻的電流信號經過簡單的RC濾波電路后可直接輸入到芯片端的DPGA輸入引腳，在內部放大后，使用AD采樣配合相關算法完成三相電流重構。
外部PWM信號輸入檢測電路在使用PWM占空比作為控制指令的應用場景里，可通過PWM輸入檢測電路將信號傳遞至芯片ECAP模塊，以此計算出對應的頻率及占空比。
母線電流采樣電路則可對采樣電阻信號經過偏置計算及較大RC常數的濾波后輸入到芯片用于單端放大和采樣。
LIN，CAN通訊電路方面，SPD1179內置CAN Controller，配合板載TJA1043/1044CAN Transceiver標準參考電路可實現CAN/CANFD通訊，板載LIN通訊參考電路具備LIN通訊能力。
關于開發工具鏈，許爍介紹旋智科技可提供代碼燒錄專用的算法Flm文件，也支持IAR和KEIL進行開發，調試可以通過這個JScope來觀察內部變量，也可以通過高速接口將數據上傳至Matlab進行分析，而Matlab的Simulink也可以用于電機控制算法設計。 |
