簡化汽車車身電機控制器設(shè)計,快速實現(xiàn)輕量化
發(fā)布時間:2020-12-14 責任編輯:lina
【導讀】無論是調(diào)整座椅至最佳位置還是能夠輕松打開行李箱,車身電子設(shè)備系統(tǒng)都可使用電機來提高駕乘人員的舒適性和便利性。
無論是調(diào)整座椅至最佳位置還是能夠輕松打開行李箱,車身電子設(shè)備系統(tǒng)都可使用電機來提高駕乘人員的舒適性和便利性。
金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)控制這些應(yīng)用的電動裝置。但將MOSFET用作開關(guān)給電子控制模塊設(shè)計(包括電磁干擾(EMI)和熱管理、電流感應(yīng)、斷電制動以及診斷與保護)帶來了新的技術(shù)性挑戰(zhàn)。德州儀器開發(fā)的集成電路(IC)電機驅(qū)動器產(chǎn)品集成了模擬功能,可幫助電子控制模塊設(shè)計人員應(yīng)對這些挑戰(zhàn),同時減小解決方案尺寸并縮短開發(fā)時間。
本文中,我們將討論可幫助應(yīng)對這些設(shè)計挑戰(zhàn)、集成到電機驅(qū)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(xiàn)。降低EMI的一種關(guān)鍵方法是控制脈沖寬度調(diào)制(PWM)邊沿速率。柵極驅(qū)動產(chǎn)品,如用于有刷DC(BDC)電機的DRV8705-Q1、DRV8706-Q1、DRV8714-Q1 和 DRV8718-Q1柵極驅(qū)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(qū)動技術(shù),專門用于控制PWM邊沿轉(zhuǎn)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)是振動主時鐘頻率。具有集成MOSFET的DRV10983-Q1三相BLDC電機驅(qū)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(qū)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(qū)動產(chǎn)品可讓您選擇使用分立MOSFET進行設(shè)計。電子控制模塊設(shè)計人員可優(yōu)化布局,從而實現(xiàn)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(qū)動負荷,同時實現(xiàn)最佳的熱管理。此外,由三相BLDC電機驅(qū)動器驅(qū)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(qū)動電機。
電流感應(yīng)
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(shù)來推斷電機位置。所有德州儀器BDC和BLDC電機和柵極驅(qū)動產(chǎn)品都集成了電流感應(yīng)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(yīng)放大器。使用在線電流感應(yīng)測量,還可確定電機旋轉(zhuǎn)方向。
傳統(tǒng)上講,車窗使用由BDC電機驅(qū)動器驅(qū)動。但是,系統(tǒng)設(shè)計人員正在研究使用BLDC電機來驅(qū)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(zhuǎn)自動駕駛汽車的座椅底座。集成了電流感應(yīng)功能的三相智能柵極驅(qū)動DRV8343-Q1可在這些應(yīng)用中使用。
斷電制動
通過MOSFET解決方案,當關(guān)閉電機電源時,電機可自由旋轉(zhuǎn)。這種情況下,手動移動負荷,如手動打開或關(guān)閉電源線,可能會導致產(chǎn)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(yīng)用的DRV8714-Q1和DRV8718-Q1,集成了斷電制動功能。此功能可測量產(chǎn)生的電壓并將電子制動應(yīng)用于電機。此功能可阻止電機旋轉(zhuǎn),從而停止產(chǎn)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(tǒng)遠離這些故障。BDC和BLDC柵極驅(qū)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(shè)計。
在車身應(yīng)用中實施控制模塊
表1將產(chǎn)品對應(yīng)到這些應(yīng)用中使用的電機。
表1:適用于車身電機應(yīng)用的一系列產(chǎn)品
其他資源:
· 請參閱以下應(yīng)用報告:“了解智能柵極驅(qū)動。”
· 請參閱以下技術(shù)文章:“什么是智能柵極驅(qū)動架構(gòu)?– 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(qū)動。” 從具有調(diào)速參考設(shè)計的單層、12V、可編程、三相BLDC電機驅(qū)動器開始設(shè)計。
· 觀看汽車電機EMC概述 。
此外,產(chǎn)品范圍涵蓋單半橋產(chǎn)品到多H橋柵極驅(qū)動器產(chǎn)品,您可以根據(jù)具體的設(shè)計情況輕松縮放自己的設(shè)計。
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