智能的集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和無(wú)刷直流 (BLDC) 電機(jī)都有助于使電動(dòng)汽車(chē)和下一代汽車(chē)更具吸引力、更安全和更可靠。

集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合了驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的一切，例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (FET)、柵極驅(qū)動(dòng)器和狀態(tài)機(jī)（如圖1所示）。集成可消除從電子控制單元 (ECU) 到電機(jī)的長(zhǎng)布線，并具有印刷電路板 (PCB) 尺寸更小和整體系統(tǒng)成本更少的額外優(yōu)勢(shì)。

BLDC電機(jī)在汽車(chē)應(yīng)用中具有的優(yōu)勢(shì)包括高效率、緊湊的尺寸、更長(zhǎng)的電機(jī)和電池壽命、更安靜的車(chē)內(nèi)體驗(yàn)，以及更高的抗電磁干擾 (EMI) 性能。

圖1：智能的集成BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

在這一“集成智能”系列中，我將介紹BLDC電機(jī)的不同性能要求并探索是什么使TI集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器“智能化”。在第一部分中，我將詳細(xì)介紹汽車(chē)應(yīng)用中BLDC系統(tǒng)的 EMI管理。

BLDC電機(jī)是在10-100kHz的高開(kāi)關(guān)頻率下驅(qū)動(dòng)的。在如此高的頻率下，高dv/dt和寄生電感的組合會(huì)在開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)上引起高頻振鈴。而這種振鈴會(huì)發(fā)出高頻噪聲，會(huì)干擾汽車(chē)中的其他元件。

如圖2和圖3所示，調(diào)整施加電壓的壓擺率有助于減少由振鈴引起的干擾。在分立系統(tǒng)中，調(diào)整柵極驅(qū)動(dòng)器電阻會(huì)改變電壓的壓擺率。您必須手動(dòng)更改電阻器阻值并根據(jù)測(cè)試結(jié)果選擇最佳值。手動(dòng)更改電阻器的過(guò)程繁瑣，需要多次迭代PCB，增加整體尺寸和復(fù)雜性。

對(duì)于DRV10983-Q1等集成驅(qū)動(dòng)器而言，柵極電阻器不可訪問(wèn)且無(wú)法更改，不過(guò)這不是一件壞事。例如，DRV10983-Q1中集成了壓擺率控制功能，您可通過(guò)更改寄存器值輕松更改壓擺率，從而加快模塊 EMI 測(cè)試的整體進(jìn)度。

圖2：DRV10983-Q1和BLDC電機(jī)在120V/μs壓擺率下的EMI測(cè)量示例

圖3：DRV10983-Q1和BLDC電機(jī)在35V/μs壓擺率下的EMI測(cè)量示例

另一種提高 EMI 性能的方法是更改脈寬調(diào)制 (PWM) 開(kāi)關(guān)頻率。PWM 開(kāi)關(guān)頻率對(duì)振鈴有影響。對(duì)于集成驅(qū)動(dòng)器，可以通過(guò)配置寄存器來(lái)更改該 PWM 頻率。例如，DRV10983-Q1有兩個(gè)頻率（25kHz和50kHz）可供選擇。

一種用于降低 EMI 的常見(jiàn)技術(shù)是主時(shí)鐘展頻。展頻可通過(guò)在頻譜上擴(kuò)展峰值頻帶來(lái)降低峰值頻率的幅度。

通過(guò)使用具有壓擺率控制、可變 PWM 開(kāi)關(guān)頻率和展頻等完全集成功能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，您可以減少用于濾波的外部元件的數(shù)量。這節(jié)省了系統(tǒng)成本、布板空間，而最重要的是可以減少找出發(fā)射源所需的時(shí)間和重新設(shè)計(jì)電路板所需的工作量。

在以后的文章中，我將討論啟動(dòng)可靠性、初始位置檢測(cè)、抗電壓浪涌、電機(jī)反向或同向旋轉(zhuǎn)時(shí)的重新同步、正弦換向以及許多其他使電機(jī)驅(qū)動(dòng)器智能化的集成功能。

審核編輯：湯梓紅