【導讀】智能的集成電機驅動(dòng)器和無(wú)刷直流 (BLDC) 電機都有助于使電動(dòng)汽車(chē)和下一代汽車(chē)更具吸引力、更安全和更可靠。集成電機驅動(dòng)器組合了驅動(dòng)電機所需的一切，例如場(chǎng)效應晶體管 (FET)、柵極驅動(dòng)器和狀態(tài)機（如圖1所示）。集成可消除從電子控制單元 (ECU) 到電機的長(cháng)布線(xiàn)，并具有印刷電路板 (PCB) 尺寸更小和整體系統成本更少的額外優(yōu)勢。
BLDC電機在汽車(chē)應用中具有的優(yōu)勢包括高效率、緊湊的尺寸、更長(cháng)的電機和電池壽命、更安靜的車(chē)內體驗，以及更高的抗電磁干擾 (EMI) 性能。
圖1：智能的集成BLDC電機驅動(dòng)器
在這一“集成智能”系列中，我將介紹BLDC電機的不同性能要求并探索是什么使TI集成電機驅動(dòng)器“智能化”。在第一部分中，我將詳細介紹汽車(chē)應用中BLDC系統的 EMI管理。
BLDC電機是在10-100kHz的高開(kāi)關(guān)頻率下驅動(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。在分立系統中，調整柵極驅動(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測試結果選擇最佳值。手動(dòng)更改電阻器的過(guò)程繁瑣，需要多次迭代PCB，增加整體尺寸和復雜性。
對于DRV10983-Q1等集成驅動(dòng)器而言，柵極電阻器不可訪(fǎng)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 測試的整體進(jìn)度。
圖2：DRV10983-Q1和BLDC電機在120V/μs壓擺率下的EMI測量示例
圖3：DRV10983-Q1和BLDC電機在35V/μs壓擺率下的EMI測量示例
另一種提高 EMI 性能的方法是更改脈寬調制 (PWM) 開(kāi)關(guān)頻率。PWM 開(kāi)關(guān)頻率對振鈴有影響。對于集成驅動(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驅動(dòng)器，您可以減少用于濾波的外部元件的數量。這節省了系統成本、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)間和重新設計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、抗電壓浪涌、電機反向或同向旋轉時(shí)的重新同步、正弦換向以及許多其他使電機驅動(dòng)器智能化的集成功能。
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