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(dòng)裝置。但將MOSFET用作開關(guān)給電子控制模塊設(shè)計(jì)（包括電磁干擾（EMI）和熱管理、電流感應(yīng)、斷電制動(dòng)以及診斷與保護(hù)）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(jī)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品集成了模擬功能，可幫助電子控制模塊設(shè)計(jì)人員應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，同時(shí)減小解決方案尺寸并縮短開發(fā)時(shí)間。

 

本文中，我們將討論可幫助應(yīng)對這些設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)、集成到電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(shí)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(dòng)產(chǎn)品，如用于有刷DC（BDC）電機(jī)的DRV8705-Q1、DRV8706-Q1、DRV8714-Q1 和 DRV8718-Q1柵極驅(qū)動(dòng)，以及用于無刷DC（BLDC）電機(jī)的三相DRV8343-Q1均集成了智能柵極驅(qū)動(dòng)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(dòng)主時(shí)鐘頻率。具有集成MOSFET的DRV10983-Q1三相BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還集成了主時(shí)鐘頻率的抖動(dòng)功能，通過在整個(gè)頻譜上擴(kuò)展峰值來減小振幅。

 

熱管理

基于所驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷，電機(jī)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(dòng)產(chǎn)品可讓您選擇使用分立MOSFET進(jìn)行設(shè)計(jì)。電子控制模塊設(shè)計(jì)人員可優(yōu)化布局，從而實(shí)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(dòng)負(fù)荷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)最佳的熱管理。此外，由三相BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)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(dòng)電機(jī)。

 

電流感應(yīng)

測量電機(jī)中的電流以檢測電路和電機(jī)故障，并使用紋波計(jì)數(shù)來推斷電機(jī)位置。所有德州儀器BDC和BLDC電機(jī)和柵極驅(qū)動(dòng)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(gè)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(jī)旋轉(zhuǎn)方向。

 

傳統(tǒng)上講，車窗使用由BDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。但是，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員正在研究使用BLDC電機(jī)來驅(qū)動(dòng)車窗，因?yàn)锽LDC電機(jī)更為安靜。另外，還考慮使用BLDC電機(jī)來旋轉(zhuǎn)自動(dòng)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(dòng)DRV8343-Q1可在這些應(yīng)用中使用。

 

斷電制動(dòng)

通過MOSFET解決方案，當(dāng)關(guān)閉電機(jī)電源時(shí)，電機(jī)可自由旋轉(zhuǎn)。這種情況下，手動(dòng)移動(dòng)負(fù)荷，如手動(dòng)打開或關(guān)閉電源線，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生較大的反電動(dòng)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(dòng)功能。此功能可測量產(chǎn)生的電壓并將電子制動(dòng)應(yīng)用于電機(jī)。此功能可阻止電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而停止產(chǎn)生電流。

 

診斷與保護(hù)

控制電機(jī)時(shí)，必須檢測電路故障并保護(hù)系統(tǒng)遠(yuǎn)離這些故障。BDC和BLDC柵極驅(qū)動(dòng)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(shí)輔助功能安全設(shè)計(jì)。

 

在車身應(yīng)用中實(shí)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(jī)。

 

 

表1：適用于車身電機(jī)應(yīng)用的一系列產(chǎn)品

 

其他資源：

· 了解有關(guān)BDC和BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的更多信息。

· 請參閱以下應(yīng)用報(bào)告：“了解智能柵極驅(qū)動(dòng)。”

· 請參閱以下技術(shù)文章：“什么是智能柵極驅(qū)動(dòng)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(dòng)。” 從具有調(diào)速參考設(shè)計(jì)的單層、12V、可編程、三相BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器開始設(shè)計(jì)。

· 觀看汽車電機(jī)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(dòng)器產(chǎn)品，您可以根據(jù)具體的設(shè)計(jì)情況輕松縮放自己的設(shè)計(jì)。