金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）控制這些應(yīng)用的電動裝置。但將MOSFET用作開關(guān)給電子控制模塊設(shè)計（包括電磁干擾（EMI）和熱管理、電流感應(yīng)、斷電制動以及診斷與保護）帶來了新的技術(shù)性挑戰(zhàn)。德州儀器開發(fā)的集成電路（IC）電機驅(qū)動器產(chǎn)品集成了模擬功能，可幫助電子控制模塊設(shè)計人員應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，同時減小解決方案尺寸并縮短開發(fā)時間。

 

本文中，我們將討論可幫助應(yīng)對這些設(shè)計挑戰(zhàn)、集成到電機驅(qū)動集成電路中的特定模擬功能。

 

降低電磁干擾（EMI）

降低EMI可通過在芯片級和PCB級的功能和解決方案來實現(xiàn)。降低EMI的一種關(guān)鍵方法是控制脈沖寬度調(diào)制（PWM）邊沿速率。柵極驅(qū)動產(chǎn)品，如用于有刷DC（BDC）電機的DRV8705-Q1、DRV8706-Q1、DRV8714-Q1 和 DRV8718-Q1柵極驅(qū)動，以及用于無刷DC（BLDC）電機的三相DRV8343-Q1均集成了智能柵極驅(qū)動技術(shù)，專門用于控制PWM邊沿轉(zhuǎn)換速率。此外，這些器件還提供了選擇壓擺率的功能，可最大程度地緩解EMI。降低EMI的另一種常用技術(shù)是振動主時鐘頻率。具有集成MOSFET的DRV10983-Q1三相BLDC電機驅(qū)動器還集成了主時鐘頻率的抖動功能，通過在整個頻譜上擴展峰值來減小振幅。

 

熱管理

基于所驅(qū)動的負(fù)荷，電機的工作電流和失速電流的取值范圍很廣。對于高電流負(fù)荷，柵極驅(qū)動產(chǎn)品可讓您選擇使用分立MOSFET進行設(shè)計。電子控制模塊設(shè)計人員可優(yōu)化布局，從而實現(xiàn)最佳的熱管理。對于低負(fù)荷電流負(fù)荷，可以使用具有集成H橋MOSFET的DRV8873-Q1、DRV8874-Q1 和 DRV8876-Q1等器件來驅(qū)動負(fù)荷，同時實現(xiàn)最佳的熱管理。此外，由三相BLDC電機驅(qū)動器驅(qū)動的低電流負(fù)荷可使用帶有集成MOSFET的DRV10983-Q1。請注意：DRV10983-Q1還集成了換向算法，從而使單芯片解決方案可驅(qū)動電機。

 

電流感應(yīng)

測量電機中的電流以檢測電路和電機故障，并使用紋波計數(shù)來推斷電機位置。所有德州儀器BDC和BLDC電機和柵極驅(qū)動產(chǎn)品都集成了電流感應(yīng)放大器，以放大電阻兩端的電壓。此外，DRV8106-Q1、DRV8706-Q1、DRV8714-Q1 和 DRV8718-Q1還提供了一個在線電流感應(yīng)放大器。使用在線電流感應(yīng)測量，還可確定電機旋轉(zhuǎn)方向。

 

傳統(tǒng)上講，車窗使用由BDC電機驅(qū)動器驅(qū)動。但是，系統(tǒng)設(shè)計人員正在研究使用BLDC電機來驅(qū)動車窗，因為BLDC電機更為安靜。另外，還考慮使用BLDC電機來旋轉(zhuǎn)自動駕駛汽車的座椅底座。集成了電流感應(yīng)功能的三相智能柵極驅(qū)動DRV8343-Q1可在這些應(yīng)用中使用。

 

斷電制動

通過MOSFET解決方案，當(dāng)關(guān)閉電機電源時，電機可自由旋轉(zhuǎn)。這種情況下，手動移動負(fù)荷，如手動打開或關(guān)閉電源線，可能會導(dǎo)致產(chǎn)生較大的反電動勢，從而損壞電子器件。針對行李箱控制模塊應(yīng)用的DRV8714-Q1和DRV8718-Q1，集成了斷電制動功能。此功能可測量產(chǎn)生的電壓并將電子制動應(yīng)用于電機。此功能可阻止電機旋轉(zhuǎn)，從而停止產(chǎn)生電流。

 

診斷與保護

控制電機時，必須檢測電路故障并保護系統(tǒng)遠(yuǎn)離這些故障。BDC和BLDC柵極驅(qū)動集成了診斷電路以檢測開路和短路。此外，我們還提供某些集成電路的故障模式分布和管腳故障模式分析信息，以在需要時輔助功能安全設(shè)計。

 

在車身應(yīng)用中實施控制模塊

表1將產(chǎn)品對應(yīng)到這些應(yīng)用中使用的電機。

 

 

表1：適用于車身電機應(yīng)用的一系列產(chǎn)品

 

其他資源：

· 了解有關(guān)BDC和BLDC電機驅(qū)動器的更多信息。

· 請參閱以下應(yīng)用報告：“了解智能柵極驅(qū)動。”

· 請參閱以下技術(shù)文章：“什么是智能柵極驅(qū)動架構(gòu)？– 第1部分” 和 “集成智能 第1部分：EMI管理。”

· 請參閱白皮書：“智能柵極驅(qū)動。” 從具有調(diào)速參考設(shè)計的單層、12V、可編程、三相BLDC電機驅(qū)動器開始設(shè)計。

· 觀看汽車電機EMC概述 。
 

此外，產(chǎn)品范圍涵蓋單半橋產(chǎn)品到多H橋柵極驅(qū)動器產(chǎn)品，您可以根據(jù)具體的設(shè)計情況輕松縮放自己的設(shè)計。