【導讀】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雜的座椅。它比飛機座椅的調節選項更多，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，還是調整腰托，電機都能輕松完成這些操作。除了易于移動的優勢之外，功能強大的汽車電動座椅還具有其他優勢。例如，風扇和加熱器等座椅內功能，甚至可通過降低車內整個溫度系統的電力負荷來增大車輛的續航里程。
電動座椅設計趨勢
鑒于汽車電動座椅具有多個選件，制造商正在尋找驅動多個電機的方法。設計人員過去常常使用繼電器來開關電機電源，但繼電器由多個微小的機械部件組成，且轉速能力有限。由于繼電器存在這些缺點，并且在每次開關時都會發出噪聲，因此不適合用于脈寬調制 (PWM) 來控制電機轉速。
鑒于集成電路 (IC) 的各種優勢（包括更小的尺寸、安靜的運行、速度控制和可靠性），現在出現了使用IC代替機電繼電器的趨勢。借助IC快速、安靜的開關，可以使用PWM進行轉速控制，從而實現多個電機的平滑運轉和同步運行。
繼電器驅動型座椅通常是一個繼電器僅驅動一個電機，最初的IC設計也沿用了這種模式。在僅有幾個電機的系統中，這種復雜性是一種可以被接受的弊端。但是在功能齊全的復雜汽車座椅系統中，將多個電機的驅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動器的設計方法實現的更小布板空間。
多通道柵極驅動器解決方案
TI提供專為電動座椅設計的多電機汽車柵極驅動器。DRV8714-Q1和DRV8718-Q1的半橋柵極驅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量。
圖1顯示了DRV8714-Q1通過共用半橋驅動來控制三個電機，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體場效應晶體管(MOSFET)，并調整DRV8714-Q1的寄存器以優化性能。
圖1：由DRV8714-Q1汽車柵極驅動器驅動的三電機座椅
驅動靈活性
憑借多達八個的半橋驅動器通道，DRV8718-Q1能夠靈活地使用合適數量的MOSFET來驅動雙向電機、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）僅需要一個半橋，而加熱器僅需要一個高邊MOSFET，從而使設計減少了外部晶體管的數量 – 這一切都歸功于多通道柵極驅動器的靈活性。
圖2：驅動多個電機、一個加熱器和一個風扇的DRV8718-Q1汽車柵極驅動器
由于可以靈活地選擇每個最適合相應負載的外部MOSFET，因此低漏源通態電阻MOSFET能夠被用來提高大電流應用中的熱性能。DRV8718-Q1系列通過調整柵極電流來控制轉換壓擺率，有利于提高電磁兼容性。您還可以通過更改MOSFET來使座椅模塊適應各種電機，無需改變整體設計。
簡化的接口
單芯片的另一個優點是可以顯著減少發送到微控制器(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設置、晶體管的獨立或協調控制以及診斷監控。
圖3：使用從MCU到DRV8718-Q1汽車柵極驅動器的菊花鏈配置控制16個半橋
統一控制可減少 MCU 的工作量。只需一條命令，MCU 即可啟用所有驅動器；通過一次寄存器讀取，MCU 可以判斷是否有電機出現故障。后續的 SPI 讀取可以確定發生故障的通道和詳細信息（如需要）。
結語
汽車電動座椅持續提供更高的舒適性和便利性。不過，要驅動其電機，還需要解決一些設計挑戰。多通道柵極驅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 多通道柵極驅動器可提供靈活、緊湊的解決方案，有助于實現汽車座椅的最新功能。
其他資源：
更多有關汽車電動座椅的信息，請參閱以下技術文章：
查看應用手冊“可在汽車應用中驅動有刷直流電機的繼電器替代產品”。
關于德州儀器(TI)
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