随着汽车电气化和智能化的逐步深入，一辆车上的电机数量越来越多，应用也愈发丰富。除了负责汽车驱动的电机外，还有非常多的智能应用依赖于电机的动作执行。传统应用的包括车窗升降、座椅调节、空调等，新兴应用包括车灯随动、HUD、激光雷达、主动隔栅等。未来，一辆汽车的舒适性、安全性、娱乐性、动力性能和皆与电机密不可分；而对于电机驱动的把控，也就意味着对于整车品质和竞争力的掌握。
作为一家在电机驱动领域有着超过10年积累的领先厂商，MPS于近期推出了一系列汽车级电机驱动产品。MPS模拟产品线总监瞿松（Song Qu）也专程从美国飞抵上海，和记者分享了最新的产品动态以及MPS全新集成MCU的“智能驱动”方案布局。
图：MPS模拟产品线总监瞿松（Song Qu）
当前智能汽车的架构可以分为车身域、座舱域、底盘域和动力域，而电机遍布了汽车的全域，随着汽车市场的快速发展，电机驱动的需求也是持续攀升。
汽车中的电机应用遍及车身、座舱、底盘以及动力域。在车身域，电机用于窗户升降、后视镜调节、座椅调节等，要求高可靠性、精确控制和静音运行。座舱域的电机主要涉及空调风扇、仪表盘指针等，需要精确度和低噪音。底盘域的电机则关乎车辆的安全性能，如刹车助力、转向助力（EPS）和悬挂系统，它们需具备高安全性、快速响应和精确的力矩控制。最后，在动力域，尤其是在纯电动车和混合动力车中，电机作为主要动力源，不仅需要高性能和高效率，还需要能耐高温和振动。随着汽车技术的发展，这些电机的应用将更广泛，对其性能和可靠性的要求也将日益提高。
据瞿松分享，相比工业电机驱动，汽车级电机驱动的要求在某些方面更为严苛。首先，必须要满足AEC Q-100认证，这个认证需要进行性全温度范围内的测试，确保功能正常稳定运行，同时针对不同的应用，AEC Q-100还有Grade-0、Grade 1和Grade-2的标准区分。另外在功能安全方面，汽车电机驱动关系到了车内驾乘人员的人身安全，因此有着ASIL-B和ASIL-D等要求，需要包含安全状态切换、冗余设计、故障诊断、安全验证等一系列相关功能。这些要求拆解开是非常复杂的，从可靠性、到EMC、ESD等各种不同的参数，都需要有多年的技术和经验积累，才能总结出一套高效的设计流程和规范，确保电机驱动的产品能够符合汽车应用的环境。
凭借着多年的技术积累，MPS在汽车电机驱动上实现了全面的布局，在满足汽车功能安全等级的前提下，进一步提升了产品性能，并添加了特色功能。接下来就让我们看下其最近推出的几款电机驱动新品。
随着现代汽车功能的日益增加，座椅不仅需要调节前后倾角，还需要集成如按摩等复杂功能。因此，座椅内部的电机数量也随之增加，这就要求驱动器能够支持更多的电机应用。而MPS的8路汽车级驱动器（MPQ662x系列）提供了多通道功能，具备8路输出，在汽车座椅控制系统应用中尤为实用。
据MPS中国区电机驱动和传感器产品BD经理潘兴卓（Patrick Pan）介绍，这款8路驱动器采用40V的耐压设计，以适应汽车供电系统的要求，并具备优秀的抛负载（Load dump）性能。集成了8路PWM发生器允许对每一路进行独立控制，大大简化了前级MCU的I/O设计和控制策略。此外，还集成了两路电流采样放大器，以及标准汽车级的保护功能，如欠压、过温、过压保护和故障指示等。
针对车窗、门锁、天窗等大部分的传统应用，还是采用BDC（有刷直流）电机。而为了实现更强的驱动能力，就要做到持续的高电流，这对于电机驱动的功率设计是一个挑战。
MPS的汽车级全桥马达驱动（MPQ661x）是一个内置MOSFET的H 桥马达驱动，该产品体现了MPS多年的电源技术积累，能够在非常小的体积内，持续输出8A的电流，而且散热控制优异。
据潘兴卓介绍，该器件高边低边RDS(ON) 只有 40mΩ ，而且集成了车规的诊断跟保护等功能，在有刷电机应用里面可以给客户端有更好的保护。
MPQ660x是即将发布的一款汽车级步进电机驱动，该驱动器支持4V到36V的输入电压范围，提供0.5A的连续输出电流。该器件的特色在于能够适应汽车应用中的高电压要求，实际耐压可达42V。
据悉，这款驱动器采用了双全桥的驱动方式，包含两个H-bridge，所有组件都完全集成在内部，无需外部元器件。它以简洁的逻辑接口和易用性为特点，并提供不同的步进模式——步长的大小可调，支持高达1/32的步进细分功能。在控制方面，该器件提供了斜率控制和电流衰减控制等功能，以优化电磁兼容性（EMC）表现，这在汽车应用中尤为重要。
除此之外，该产品还具备诊断功能，可以实时监测并报告各种故障或运行异常情况给上级MCU，从而提高汽车的安全性和可靠性。特别的是，该驱动器还配备了防失速控制系统，这一功能在非车规的步进电机中通常不必要，但在车规应用中却非常关键。MPS采用Back-EMF检测技术来实现这一功能，既可靠又便于使用。
潘兴卓表示，像电子膨胀阀和自适应大灯等特殊需求的汽车应用，MPQ660x可以完美胜任。
刚才提到的MPQ660x是具备高耐压的特性，而MP(Q)664x则提供了更高的持续电流能力（2.5A）。对于步进电机而言，2.5A的持续电流已经是非常少见的产品，而这款产品内部包含了8个功率管，每个通道都能够提供持续的2.5A电流。这需要基地的RDS（ON），背后离不开MPS独特的BCD工艺和先进的疯长技术的支持。
虽然无刷直流电机的性能优越，其总体成本仍高于有刷直流电机。在车辆中，由于电机成本的敏感性，许多车身控制系统中诸如风扇和泵机的应用，仍采用有刷直流电机。然而，对于需要持续长时间运转的应用，如风扇和泵，无刷直流电机由于其更长的寿命和可靠性而成为必选。这得益于无刷直流电机采用电子换向，而无需像有刷电机那样依赖可能磨损的电刷。
在无刷直流电机中，换向通常通过霍尔传感器或无感方式进行。MPS采用的是先进的无感技术，该技术利用Back-EMF来检测电机的位置，这种方法更可靠、更方便，且无需担心霍尔传感器的摆放位置和公差问题。MPS即将量产的汽车级三相无感 BLDC 电机驱动，支持3.6～35V输入电压，提供高达2A的可编程电流，还集成了无传感器的FOC控制，已引起许多一级供应商(Tier 1)的浓厚兴趣。
最后的发布重磅，MPS宣布将会提供一体化（All-in-one）的智能电机驱动解决方案——MCU + 驱动器 + Mosfet（可选）。这不让人意外，而让人意外的是内部集成的MCU是完全基于Arm Cortex-M内核自研而来，专门针对MPS的电机驱动算法和应用进行了优化。
“MPS一直是以功率电源管理和模拟类的控制为主，但是电机驱动的应用现在越来越广泛，如果MPS现在只有模拟技术，而没有数字技术，没有MCU的话，那么在电机驱动这方面，就像一个人只用这一条腿走路一样，是走不好的。”潘兴卓分享到，“如果有模拟，又有很强功率级， 然后再加上为马达驱动专门而生的MCU，那就两条腿就可以又跑又跳，在电机驱动上整个能够去做的市场就会大很多，所以基本上这就是MPS开始MCU，进行Smart Drive布局背后的 一个主要的原因。”
新推出的MCU会包含M0和M33两种不同内核的型号，支持不同等级的智能电机驱动要求。相比常见的通用MCU，MPS在内核主频、资源等方面针对电机算法进行了专门的优化。
然而这款MCU并不支持单独售卖，我们关注的重点仍应该是整个Smart Drive（智能驱动）方案能够给客户带来的价值。
据潘兴卓表示，MPS的智能驱动方案，将MCU、Firmware、电机预驱以电机功率级都集成在一起，是一个完整的解决方案。智能驱动的应用的范围也将非常广泛，包括了从风扇、泵类，一直到压缩机、智能执行器、热管理等电机应用，不论是步进电机、直流有刷、直流无刷电机驱动，都可以用MPS的Smart Drive来完成。
客户拿到了MPS的Smart Drive之后，无需再去自己编些电机驱动程序，只需要在一个图形界面中进行参数设定即可，这大幅减少了客户进行开发和调优的时间，可以帮助客户加速Time to Market。
瞿松表示，每个公司能够在市场上生存下去，并且获得成长，都有其独特的竞争优势所在。而MPS的优势在于将晶圆级的技术和封装的技术都做到了极致，实现了多年的技术积累。尤其是像汽车这样的应用而言，入局门槛相对较高，更考验技术和经验的储备。此次推出的智能驱动的完整解决方案，响应的市场需求，能够加速客户的研发流程。而MPS也在持续收集更多的市场客户需求，希望能在未来能更好的 一体化 、集成化和智能化的产品。
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