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

 

本文中，我們將討論可幫助應對這些設計挑戰、集成到電機驅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。降低EMI的一種關鍵方法是控制脈沖寬度調制（PWM）邊沿速率。柵極驅動產品，如用于有刷DC（BDC）電機的DRV8705-Q1、DRV8706-Q1、DRV8714-Q1 和 DRV8718-Q1柵極驅動，以及用于無刷DC（BLDC）電機的三相DRV8343-Q1均集成了智能柵極驅動技術，專門用于控制PWM邊沿轉換速率。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的另一種常用技術是振動主時鐘頻率。具有集成MOSFET的DRV10983-Q1三相BLDC電機驅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

基于所驅動的負荷，電機的工作電流和失速電流的取值范圍很廣。對于高電流負荷，柵極驅動產品可讓您選擇使用分立MOSFET進行設計。電子控制模塊設計人員可優化布局，從而實現最佳的熱管理。對于低負荷電流負荷，可以使用具有集成H橋MOSFET的DRV8873-Q1、DRV8874-Q1 和 DRV8876-Q1等器件來驅動負荷，同時實現最佳的熱管理。此外，由三相BLDC電機驅動器驅動的低電流負荷可使用帶有集成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動電機。

 

電流感應

測量電機中的電流以檢測電路和電機故障，并使用紋波計數來推斷電機位置。所有德州儀器BDC和BLDC電機和柵極驅動產品都集成了電流感應放大器，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放大器。使用在線電流感應測量，還可確定電機旋轉方向。

 

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

 

斷電制動

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

 

診斷與保護

控制電機時，必須檢測電路故障并保護系統遠離這些故障。BDC和BLDC柵極驅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計。

 

在車身應用中實施控制模塊

表1將產品對應到這些應用中使用的電機。

 

 

表1：適用于車身電機應用的一系列產品

 

其他資源：

· 了解有關BDC和BLDC電機驅動器的更多信息。

· 請參閱以下應用報告：“了解智能柵極驅動。”

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

· 請參閱白皮書：“智能柵極驅動。” 從具有調速參考設計的單層、12V、可編程、三相BLDC電機驅動器開始設計。

· 觀看汽車電機EMC概述 。
 

此外，產品范圍涵蓋單半橋產品到多H橋柵極驅動器產品，您可以根據具體的設計情況輕松縮放自己的設計。