簡(jiǎn)化汽車(chē)車(chē)身電機控制器設計,快速實(shí)現輕量化

發(fā)布時(shí)間:2020-12-14 11:08    發(fā)布者:eechina
關(guān)鍵詞: 車(chē)身 , 電機控制 , 輕量化
作者:德州儀器

無(wú)論是調整座椅至最佳位置還是能夠輕松打開(kāi)行李箱,車(chē)身電子設備系統都可使用電機來(lái)提高駕乘人員的舒適性和便利性。

金屬氧化物半導體場(chǎng)效應晶體管(MOSFET)控制這些應用的電動(dòng)裝置。但將MOSFET用作開(kāi)關(guān)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(dòng)以及診斷與保護)帶來(lái)了新的技術(shù)性挑戰。德州儀器開(kāi)發(fā)的集成電路(IC)電機驅動(dòng)器產(chǎn)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(shí)減小解決方案尺寸并縮短開(kāi)發(fā)時(shí)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(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(guò)在芯片級和PCB級的功能和解決方案來(lái)實(shí)現。降低EMI的一種關(guān)鍵方法是控制脈沖寬度調制(PWM)邊沿速率。柵極驅動(dòng)產(chǎn)品,如用于有刷DC(BDC)電機的DRV8705-Q1、DRV8706-Q1、DRV8714-Q1 和 DRV8718-Q1柵極驅動(dòng),以及用于無(wú)刷DC(BLDC)電機的三相DRV8343-Q1均集成了智能柵極驅動(dòng)技術(shù),專(zhuān)門(mén)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(shù)是振動(dòng)主時(shí)鐘頻率。具有集成MOSFET的DRV10983-Q1三相BLDC電機驅動(dòng)器還集成了主時(shí)鐘頻率的抖動(dòng)功能,通過(guò)在整個(gè)頻譜上擴展峰值來(lái)減小振幅。

熱管理

基于所驅動(dòng)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(dòng)產(chǎn)品可讓您選擇使用分立MOSFET進(jìn)行設計。電子控制模塊設計人員可優(yōu)化布局,從而實(shí)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(lái)驅動(dòng)負荷,同時(shí)實(shí)現最佳的熱管理。此外,由三相BLDC電機驅動(dòng)器驅動(dòng)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(dòng)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(lái)推斷電機位置。所有德州儀器BDC和BLDC電機和柵極驅動(dòng)產(chǎn)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(gè)在線(xiàn)電流感應放大器。使用在線(xiàn)電流感應測量,還可確定電機旋轉方向。

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

斷電制動(dòng)

通過(guò)MOSFET解決方案,當關(guān)閉電機電源時(shí),電機可自由旋轉。這種情況下,手動(dòng)移動(dòng)負荷,如手動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉電源線(xiàn),可能會(huì )導致產(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)應用于電機。此功能可阻止電機旋轉,從而停止產(chǎn)生電流。

診斷與保護

控制電機時(shí),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(dòng)集成了診斷電路以檢測開(kāi)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)輔助功能安全設計。

在車(chē)身應用中實(shí)施控制模塊

表1將產(chǎn)品對應到這些應用中使用的電機。

表1:適用于車(chē)身電機應用的一系列產(chǎn)品



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