近年來，為應對氣候變化問題，減少溫室氣體排放的協同效應，各國政府在汽車尾氣排放上相繼出臺了一定的指標。據美國國家公路交通安全管理局統計，平均燃油經濟性到2026年達40.4英里/每加侖燃油；在巴黎聯合國氣候變化大會上提出，到2030年溫室氣體排放量將比1990年減少40%。排放法規的日益嚴苛一方面促使了新能源市場的大火，另一方面傳統燃油車也逐步向混動方向發展。

汽車電氣化已然成為不可逆轉的趨勢。“在這樣的背景下，汽車制造商有兩條路可以走：一是純電動汽車化，用一個高壓電池來進行電動車制造；二是采用輕混電動車（MHEV，Mild Hybrid Electronic Vehicle），MHEV使用48V的系統，只需在現有架構上加上一個48V電池和一個48V電機，就能將內燃機的溫室氣體排放量減少13%~22%。” 德州儀器 (TI) 電機驅動器業務部門總經理Kannan Soundarapandian指出。

在汽車電氣化趨勢下，輕混電動車參與其中，并且是比較重要的部分。TI認為輕混電動車將會占據很大的份額，不僅有很大的市場空間，也有很大的市場優勢，能夠達到各國需要滿足的溫室氣體排放降低的要求。

對此，TI日前推出了一款高度集成的0級無刷直流(BLDC)電機驅動器DRV3255-Q1，適用于48V大功率電機控制系統，如MHEV的牽引逆變器和起動機發電機。

MHEV電機驅動系統設計要求

據Kannan介紹，想要實現汽車電氣化，對電機驅動系統就有以下要求：

一、小尺寸。因為電路板的空間是有限的，小尺寸能夠集合更多的器件在電路板上，為系統提供了很好的實現電機驅動的需求。

二、功能安全性上，能夠幫助客戶方便地達到系統的功能安全性ASIL-D等級，即業內最高的等級，也是根據ISO26262所做出的要求而設計的。

三、支持大功率應用。能夠幫助客戶驅動30kW左右的功率電機，一個很小的電路板空間能夠驅動很高功率的器件，幫助更好地實現電氣化。

四、對惡劣的條件要有很強的耐受性，在高溫或高壓的環境下有很好的耐受性。這個器件是以0級的要求去做的品質檢查。

TI相信，這四點能夠幫助客戶在設計48V電機驅動應用上面帶來很大的幫助，TI遵循這些要求設計的48V電機產品在集成度、功能安全性、功率和穩定性上都表現出色。

通常電機能夠放在P0-P5這5個地方，大部分現有產品都是和內燃機放在一起，稱為P0架構。隨著電機功率越做越大，其能夠放到其他傳動系統位置上，更好地提供動力需求，TI此次發布的這個方案適用于48V P0和P2電機。

更小的電機驅動系統

如今市面上看到的48V電機架構集成度不高，電路板上有很多不同器件的需求，包括電阻、二極管等，還有保護邏輯（ASC主動短路保護機制和邏輯）。由于是三相電機，要重復三套這樣的器件，器件的數量就會很多。

48V電機驅動器系統常見架構

TI高度集成的DRV3255-Q1則可以去掉那三組不同的器件，精簡到只需兩個電阻來實現。

簡化的DRV3255-Q1電機驅動器設計

DRV3255-Q1是一款先進的三相48V BLDC電機驅動器，集成了高側和低側主動短路邏輯，從而省去了外部晶體管和控制邏輯。與現有的三相48V BLDC無刷電機驅動相比，DRV3255-Q1能夠幫助客戶減少多達30%的電路板空間。

這款全新的電機驅動器通過集成主動短路邏輯和動態故障響應，不僅幫助設計人員簡化了設計，還可以提供高達30kW的電機功率，同時縮小48V電機驅動系統的布板空間并降低物料清單成本。這樣的設計能夠幫助在有限的內燃機空間里與這個電機系統并存。

關于DRV3255-Q1這顆芯片的優勢，Kannan總結了六大點：

一、集成高側和低側的有源電路邏輯，并且是業內領先的三相無刷驅動器。

二、提供大功率驅動，驅動功率能夠高達30kW，甚至能夠滿足驅動一些重型車輛的需求。

三、芯片中集成了有很好的保護機制，能保護48V動力總成系統免受高達95V惡劣開關瞬態電壓的影響。

四、內部有高度集成，提供了小尺寸解決方案，能減少12-24個無源器件。

五、根據ISO26262標準進行設計，能夠幫助客戶容易實現ASIL-D等級的系統設計。

六、符合AECQ-100 0級標準，具有很廣泛的工作溫度范圍，能在-40℃~150℃的環境下應用。

常見應用

DRV3255-Q1最常見的應用場景是48V電機驅動系統。在整體系統上，電路板的空間非常小，想將它放入電機里，需要比較小的電路板做設計。

除了最常見的應用以外，TI預計未來會有諸如電機驅動的電動助力轉向應用運用48V系統。“無人駕駛系統需要確保智能和安全，因此需要高度的冗余。想要確保系統冗余，起碼要兩個同時運行的系統并存。此時，如果純粹以12V的單相電源來供電，負荷會有一定的限制，不能做到很高的重復使用。如果在這個系統上一個系統用48V，另外一個系統用12V，那么冗余度就非常高，而且能確保系統正常運行的機會較用單一電源會更高。” Kannan分析道。

考慮到功能安全性，DRV3255-Q1的設計采用了德州儀器經認證的功能安全硬件開發流程，并包含內置的安全機制和文檔（如故障模式、影響和診斷分析以及功能安全手冊）。除針對器件內部故障模式的安全機制外，數字輸入/輸出引腳還可以承受75V的絕對最大額定值，保護DRV3255-Q1免受外部12V電源過壓的影響。

汽車電氣化趨勢下，48V輕混在里程和環境問題上有一定優勢，不失為過渡階段的一個好選擇。TI在集成度上提供了很大的優勢，同時提供了很好的環境偵測功能，能夠把一些偵測到的資訊很方便地從驅動器轉到處理器上，更好地幫助客戶建立小型化的48V電機驅動系統。此外，產品創新、系統級專業知識、保障持續供應也是TI的一直以來的優勢所在，Kannan總結道：“TI有很好的供應鏈，全球有14個生產基地，也擁有自己的工藝和封裝制程，能夠保質保量，而且都能夠按時交付。客戶與我們合作，就有很好的質量保證以及在交付期上的保證。我們的產品和系統級專業知識可以幫客戶解決復雜的設計難題，助力加速電動、智聯和自動化汽車設計、量產。”