不管是酷暑還是寒冬，車載空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)都是駕乘者的“舒適防線”。但你是否遇到過：空調(diào)噪音突然變大，像有只蜜蜂在耳邊盤旋；明明溫度調(diào)得適中，車輛續(xù)航里程卻悄悄“縮水”？

這些其實(shí)都指向了HVAC系統(tǒng)背后共同的技術(shù)痛點(diǎn)——電機(jī)控制效率、系統(tǒng)可靠性與整體功耗的平衡難題。為此，東芝推出了一系列針對車載HVAC的解決方案，悄然化解這些行業(yè)難題。

車載HVAC解決方案系統(tǒng)框圖

如何讓直流無刷電機(jī)既安靜又省電？

直流無刷電機(jī)（BLDC）是HVAC系統(tǒng)中核心部件的動力來源，其驅(qū)動電路的好壞直接關(guān)系到風(fēng)量、噪音與能耗。東芝方案的核心在于精細(xì)化控制與高效能器件的完美結(jié)合。

用于HVAC的3相直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路示例

“強(qiáng)壯而小巧”的功率開關(guān)：采用U-MOS系列MOSFET，如40V的XPN3R804NC與100V的XPN1300ANC。其極低的導(dǎo)通電阻意味著熱量損耗更少，效率更高；同時(shí)又體積小巧，符合AEC-Q101車規(guī)認(rèn)證，能讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)得更緊湊、更可靠。

“智慧”的預(yù)驅(qū)動器：TB9080FG是一款專為鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的直流無刷電機(jī)預(yù)驅(qū)動器。其兩大“絕活”徹底改善了用戶體驗(yàn)：正弦波電流驅(qū)動讓電機(jī)運(yùn)行如絲綢般平滑，從根本上降低了惱人的電磁噪音；自動前導(dǎo)角控制功能能根據(jù)電機(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)自動調(diào)整驅(qū)動相位，始終讓電機(jī)處于高效工作區(qū)間，節(jié)省寶貴電能。

“精準(zhǔn)助力”的柵極驅(qū)動器：對于風(fēng)扇、風(fēng)門等小型電機(jī)，TPD7211F半橋柵極驅(qū)動器是理想選擇。它能提供穩(wěn)定的驅(qū)動電流，確保電機(jī)快速響應(yīng)，小型化封裝還為電路板節(jié)省了寶貴空間。

如何精準(zhǔn)可靠控制直流有刷電機(jī)？

在HVAC系統(tǒng)中，用于控制風(fēng)門、導(dǎo)風(fēng)板等的往往是更簡單的直流有刷電機(jī)，驅(qū)動關(guān)鍵在于可靠性與多通道控制能力。東芝為此提供了高度集成的H橋驅(qū)動方案。

用于HVAC的直流有刷電機(jī)驅(qū)動電路示例

電機(jī)驅(qū)動器“多面手”：TB9101FNG是一款雙通道H橋驅(qū)動器，專為汽車環(huán)境設(shè)計(jì)。它可以直接驅(qū)動兩個(gè)小型直流有刷電機(jī)，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、停止、剎車四種狀態(tài)?？刂?a target="_blank">接口簡單（TTL電平），可直接與MCU連接，大大簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它還內(nèi)置待機(jī)模式和多種異常檢測功能，安全又省心。TB9102FNG為同系列車載專用H橋電機(jī)驅(qū)動器，可適配多區(qū)空調(diào)系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動需求。

步進(jìn)電機(jī)怎樣做到運(yùn)行平穩(wěn)又安靜？

步進(jìn)電機(jī)常用于需要精確定位的HVAC風(fēng)門控制，其運(yùn)行時(shí)的平滑度和噪聲水平直接影響“高級感”。東芝的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方案致力于實(shí)現(xiàn)超靜音、高細(xì)分的控制。

用于HVAC的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路示例

“細(xì)膩”的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器：TB9120AFTG是一款恒流型2相雙極步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，支持從全步進(jìn)到1/32微步進(jìn)的可選激勵(lì)模式，極大提升運(yùn)行平滑度，顯著降低可聞的電機(jī)噪音和振動。它采用時(shí)鐘輸入接口，無需MCU復(fù)雜的軟件算法即可實(shí)現(xiàn)精細(xì)控制，同時(shí)其符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的封裝也確保了車載可靠性。

如何保障整個(gè)HVAC系統(tǒng)電源安全與穩(wěn)定？

12V電源線P溝道MOSFET開關(guān)控制

和反接保護(hù)電路示例

任何優(yōu)秀的控制系統(tǒng)都離不開一個(gè)安全可靠的電源前端。車載環(huán)境電源狀況復(fù)雜，反接、浪涌等風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。東芝提供了一套完整的電源開關(guān)控制與保護(hù)電路方案。

“守門員”MOSFET：采用P溝道MOSFET（如XPN9R614MC）構(gòu)建電源開關(guān)和反接保護(hù)電路，能有效防止因電源接反導(dǎo)致系統(tǒng)損壞。

“信號專家”與“保護(hù)衛(wèi)士”：通用小信號MOSFET（SSM3K7002KF）、雙極晶體管（2SA1832）和內(nèi)置偏置電阻的晶體管（RN1907FE）等，用于完成各種邏輯控制與信號調(diào)理。同時(shí)，為保護(hù)CAN總線等通信線路，還配備了TVS二極管（DF3D18FU），為系統(tǒng)提供靜電放電（ESD）保護(hù)。

貫穿系統(tǒng)的“能量心臟”：在上述所有電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)中，為MCU提供穩(wěn)定、潔凈的電源都至關(guān)重要。東芝的TB9005FNG電源IC為此而生，具備低待機(jī)電流、多種系統(tǒng)復(fù)位功能（低壓復(fù)位、上電復(fù)位、看門狗定時(shí)器），并能通過外接晶體管提供大輸出電流，是確保整個(gè)控制系統(tǒng)大腦穩(wěn)定運(yùn)行的可靠保障。

可靠“芯”方案定義舒適出行未來

東芝通過覆蓋驅(qū)動、控制與電源保護(hù)的全鏈條半導(dǎo)體方案，為車載HVAC系統(tǒng)提供了從高效靜音到堅(jiān)如磐石的完整保障。這不僅是一組芯片，更是基于深厚系統(tǒng)理解與車規(guī)級可靠性的深度賦能，助力打造更安靜、節(jié)能、可靠的下一代座艙氣候系統(tǒng)，于方寸之間，精密掌控每一次出行體驗(yàn)。

關(guān)于東芝電子元件及存儲裝置株式會社

東芝電子元件及存儲裝置株式會社是先進(jìn)的半導(dǎo)體和存儲解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商，公司累積了半個(gè)多世紀(jì)的經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)新，為客戶和合作伙伴提供分立半導(dǎo)體、系統(tǒng)LSI和HDD領(lǐng)域的杰出解決方案。

公司22,200名員工遍布世界各地，致力于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價(jià)值的最大化，東芝電子元件及存儲裝置株式會社十分注重與客戶的密切協(xié)作，旨在促進(jìn)價(jià)值共創(chuàng)，共同開拓新市場，公司現(xiàn)已擁有超過7,971億日元（49.6億美元）的年銷售額，期待為世界各地的人們建設(shè)更美好的未來并做出貢獻(xiàn)。