在传统的电机和水泵的控制方案里，需要辅源、MCU、半桥驱动器等很多外围元件，设计非常麻烦。
今天，电源网实验室实测了一款英飞凌TLE9954汽车水泵和风扇的解决方案。它集成MCU、半桥驱动、电荷泵及电流采样。无论是两相还是三相电机都能支持。基于其高集成度与高性能，只需极简的外围元件，即可轻松设计出安全高效的水泵或电机驱动方案，使用非常方便。方案提供DEMO板、技术文档与支持，您可以向官方微信客服索取。
本文首先对DEMO进行讲解，然后进行上电评测。文章的小视频版本可以访问：
一、DEMO实物图
二、DEMO介绍
该DEMO是一款经济高效的汽车水泵和风扇的解决方案，其核心器件是英飞凌TLE9954芯片。该芯片可实现磁场定向控制，采用32位40MHz的ARM内核，内置可调增益的电流放大器和高速12bit的ADC，具备智能定时器单元，能够同时处理位置传感器，速度测量和PWM控制，支持LIN和UART协议，具备安全传输关闭功能的LIN收发器，另外还具备5.5-29V的超宽输入电压和-40℃~175℃的超宽温度范围，内置带安全关断路径的两相和三相桥式驱动以及电荷供电单元。基于TLE9954的高集成度和高性能配合极简的外围元件，即可设计出安全高效的水泵和电机驱动方案。
该DEMO是单面加工的工艺，可以直接对接到汽车水泵的电机进行驱动，可以实现安全高效、外围元件极简的PCB设计。整个电路板采用一颗电阻来作为电流采样，支持6-20V的宽范围供电，支持高达150-500w的功率范围，采用SVPWM调制，调制频率支持10-15KHz。电机转速支持500-8000RPM@4极对电机。同时它带载能力极强，启动迅速可靠，动态性能也极佳，效率高，噪声低，它还具备缺相、过流、欠压、过压、过温和堵转等保护功能。
三、实测数据
接下来，我们对该DEMO板进行上电实测。我们将DEMO板的DC输入端接入适配器，输出端直接连接汽车水泵的电机，并在电机出水口接上水管和水箱以模拟负载。同时，用三个电流探头分别夹住三相线，接入示波器的1、2、3通道，即可观测三相电流波形。
我们可以看到，这个DEMO板的尺寸非常小，与电机大小相当甚至更小，很容易集成在水泵内部。该方案具有低成本、外围电路简单、运行可靠、容易匹配电机等特点。客户只需要在方案提供的代码的基础上，修改电机参数即可驱动自己的电机。
软件采用FOC无感控制算法，具有高效率、动态性能好、低速稳定运行等特点，特别适合水泵、油泵等应用。该DEMO板由贝能提供，贝能掌握核心软件算法，并且方案已经在终端客户处经过批量验证。
上电之后，我们可以看到示波器的波形，三相的电流工作得非常平稳。水泵在工作，水流的运行状态也是非常平稳。
对成本比较敏感，对性能有一定要求的客户，TLE9954可以作为首选。如果在大功率上面要降低开关损耗，也可以采用英飞凌最新的第七代OptiMOS™。它降低了开关损耗，提高了SOA的耐用性和高雪崩电流能力，有助于未来的汽车应用和高效的系统设计。
我们断开电源，观察上电的过程。因为电机启动时通常会有一个小的冲击电流，我们稍微加大电流幅值、延长基值时间，然后按单次触发，触发模式设为正常触发，并将触发位置调到左边，以便观察从启机到运行的完整过程。
我们可以看到，在整个上电过程中，三相电流有一个软启动阶段，这是因为电机未启动时感性负载会产生稍大的励磁电流。启动后约400ms电机开始运转，600ms时电流进入平稳状态，没有任何大的电流冲击。整个启机过程干净利落，运行也非常平稳。
由于演示用的水箱体积较小，当前电机工作在1000RPM转速下，功率相对较小。本方案实际支持150-500W的功率范围，可驱动水泵、油泵及各类风扇电机，是一个经济高效、安全可靠的控制方案。
四、免费申请资料
贝能为方案提供DEMO板、技术文档与支持，您可以向官方微信客服索取。
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