用于汽车系统的电机控制 IC 集成 MCU 和 MOSFET

东芝电子元件与存储公司（Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation）已开始提供 TB9M040FTG 的工程样品，该电机控制器件将微控制器、电源 MOSFET 和电机驱动功能集成到单一封装中。该器件面向使用小型三相无刷直流电机的汽车应用，包括 HVAC 风门、电动阀门和格栅百叶，在这些应用中，对紧凑型电子控制单元（ECU）和先进电机控制的需求正不断增加。

面向汽车电机控制的集成架构
TB9M040FTG 将一颗运行频率为 40 MHz 的 32 位 Arm Cortex-M23 微控制器、闪存、集成 MOSFET 的三相无刷直流电机驱动器、高侧驱动器、LIN 收发器以及电源电路集成于一个 6 × 6 mm 的 VQFN36 封装中。这种集成设计能够直接驱动三相无刷直流电机，而无需额外独立的外部驱动 IC。

该器件集成了 80 KB 代码闪存和 4 KB SRAM，并内置支持单错误校正和双错误检测的 ECC。东芝表示，将这些功能集成到单一封装中可以缩小 ECU 尺寸，并降低汽车系统中的组件数量。

面向磁场定向控制的硬件降低处理器负载
内置的 Vector Engine 和可编程电机驱动硬件可加速磁场定向控制（FOC），这是一种用于独立调节电机扭矩和磁通量的矢量控制方法。与完全依赖软件执行的实现方式相比，硬件辅助 FOC 可降低 MCU 的处理需求并减少软件复杂性。

该器件还包括 1 分流电流检测放大器、12 位模数转换器以及支持电机位置和速度检测的编码器输入电路。这些功能有助于在可变运行条件下提高电机控制精度。



图 1. 小型汽车三相无刷直流电机的主要应用位置

无传感器电机运行与通信接口
TB9M040FTG 具备反电动势（BEMF）检测功能，可实现无传感器方波控制，而无需专用位置传感器。在某些汽车电机应用中，取消外部传感器可能降低系统复杂性和组件成本。

通信接口包括 LIN、UART 和 SPI。集成的 LIN 收发器支持 ECU 与汽车外围子系统之间的通信，通常用于气候控制执行器和格栅百叶机构等应用。

汽车认证与运行条件
该 IC 符合 AEC-Q100 Grade 0 标准，这是一项面向支持高温运行的集成电路的汽车认证标准。东芝规定其工作环境温度范围为 -40°C 至 +150°C，结温最高可达 +175°C。该器件还被设计为符合 ISO 26262 标准下的 ASIL-B 功能安全要求。

该电机驱动器支持最高 2 A 的单通道三相无刷直流电机运行，并可在 6 V 至 18 V 的汽车电池电压范围内工作。保护功能包括欠压、过压、过流、漏源电压监测以及热关断检测。



图 2. 基于 TB9M040FTG 的电机控制系统

在汽车电气化中的应用
汽车子系统日益电气化，推动了对紧凑型电机控制解决方案的需求增长，这类方案需支持分布式执行器。TB9M040FTG 面向包括 HVAC 风门、阻尼器、电动阀门和主动格栅百叶在内的应用，在这些应用中，紧凑尺寸和降低 ECU 复杂性是相关设计考量。

附加背景：本部分详细说明原始产品公告中未包含的技术规格和竞争基准比较
用于汽车无刷直流电机的集成电机控制 IC 通常根据安全认证等级、工作温度范围、通信支持以及硬件集成程度进行评估。包括英飞凌科技（Infineon Technologies）和恩智浦半导体（NXP Semiconductors）在内的制造商均提供具有集成驱动器和安全功能的汽车电机控制 IC。然而，直接基准比较需要在 ASIL 等级、AEC 认证等级、工作温度和集成控制架构等参数上具有等效公开规格。

TB9M040FTG 在 6 × 6 mm 封装中结合了 AEC-Q100 Grade 0 认证、ASIL-B 合规性、集成 MOSFET、硬件辅助 FOC 和 LIN 通信。由于竞争方案在目标功率范围、电机类型和集成水平方面经常存在差异，因此根据公开数据集，通常无法获得客观的一对一性能比较。根据所述标准，东芝集成电机驱动器、MCU 和安全认证的组合更偏向于紧凑型汽车执行器控制，而非高功率牵引应用。

由 Induportals 编辑 Natania Lyngdoh 编辑，在 AI 协助下完成。

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