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2020年12月14日 | 为汽车瘦身，简化汽车车身电机控制器设计
2020-12-14 来源：EEWORLD
无论是调整座椅至最佳位置还是能够轻松打开行李箱，车身电子设备系统都可使用电机来提高驾乘人员的舒适性和便利性。
金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）控制这些应用的电动装置。但将MOSFET用作开关给电子控制模块设计（包括电磁干扰（EMI）和热管理、电流感应、断电制动以及诊断与保护）带来了新的技术性挑战。德州仪器开发的集成电路（IC）电机驱动器产品集成了模拟功能，可帮助电子控制模块设计人员应对这些挑战，同时减小解决方案尺寸并缩短开发时间。
本文中，我们将讨论可帮助应对这些设计挑战、集成到电机驱动集成电路中的特定模拟功能。
降低电磁干扰（EMI）
降低EMI可通过在芯片级和PCB级的功能和解决方案来实现。降低EMI的一种关键方法是控制脉冲宽度调制（PWM）边沿速率。栅极驱动产品，如用于有刷DC（BDC）电机的DRV8705-Q1、DRV8706-Q1、DRV8714-Q1和DRV8718-Q1栅极驱动，以及用于无刷DC（BLDC）电机的三相DRV8343-Q1均集成了智能栅极驱动技术，专门用于控制PWM边沿转换速率。此外，这些器件还提供了选择压摆率的功能，可最大程度地缓解EMI。降低EMI的另一种常用技术是振动主时钟频率。具有集成MOSFET的DRV10983-Q1三相BLDC电机驱动器还集成了主时钟频率的抖动功能，通过在整个频谱上扩展峰值来减小振幅。
热管理
基于所驱动的负荷，电机的工作电流和失速电流的取值范围很广。对于高电流负荷，栅极驱动产品可让您选择使用分立MOSFET进行设计。电子控制模块设计人员可优化布局，从而实现最佳的热管理。对于低负荷电流负荷，可以使用具有集成H桥MOSFET的DRV8873-Q1、DRV8874-Q1和DRV8876-Q1等器件来驱动负荷，同时实现最佳的热管理。此外，由三相BLDC电机驱动器驱动的低电流负荷可使用带有集成MOSFET的DRV10983-Q1。请注意：DRV10983-Q1还集成了换向算法，从而使单芯片解决方案可驱动电机。
电流感应
测量电机中的电流以检测电路和电机故障，并使用纹波计数来推断电机位置。所有德州仪器BDC和BLDC电机和栅极驱动产品都集成了电流感应放大器，以放大电阻两端的电压。此外，DRV8106-Q1、DRV8706-Q1、DRV8714-Q1和DRV8718-Q1还提供了一个在线电流感应放大器。使用在线电流感应测量，还可确定电机旋转方向。
传统上讲，车窗使用由BDC电机驱动器驱动。但是，系统设计人员正在研究使用BLDC电机来驱动车窗，因为BLDC电机更为安静。另外，还考虑使用BLDC电机来旋转自动驾驶汽车的座椅底座。集成了电流感应功能的三相智能栅极驱动DRV8343-Q1可在这些应用中使用。
断电制动
通过MOSFET解决方案，当关闭电机电源时，电机可自由旋转。这种情况下，手动移动负荷，如手动打开或关闭电源线，可能会导致产生较大的反电动势，从而损坏电子器件。针对行李箱控制模块应用的DRV8714-Q1和DRV8718-Q1，集成了断电制动功能。此功能可测量产生的电压并将电子制动应用于电机。此功能可阻止电机旋转，从而停止产生电流。
诊断与保护
控制电机时，必须检测电路故障并保护系统远离这些故障。BDC和BLDC栅极驱动集成了诊断电路以检测开路和短路。此外，我们还提供某些集成电路的故障模式分布和管脚故障模式分析信息，以在需要时辅助功能安全设计。
在车身应用中实施控制模块
表1将产品对应到这些应用中使用的电机。
史海拾趣
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