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(jī)來提高駕乘人員的舒適性和便利性。
金屬氧化物半導(dǎo)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(hù)）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(jī)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(jī)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(shí)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(jī)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(jī)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(jī)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(kuò)展峰值來減小振幅。
熱管理
基于所驅(qū)動的負(fù)荷，電機(jī)的工作電流和失速電流的取值范圍很廣。對于高電流負(fù)荷，柵極驅(qū)動產(chǎn)品可讓您選擇使用分立 MOSFET 進(jìn)行設(shè)計。電子控制模塊設(shè)計人員可優(yōu)化布局，從而實(shí)現(xiàn)最佳的熱管理。對于低負(fù)荷電流負(fù)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(fù)荷，同時實(shí)現(xiàn)最佳的熱管理。此外，由三相 BLDC 電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動的低電流負(fù)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(jī)。
電流感應(yīng)
測量電機(jī)中的電流以檢測電路和電機(jī)故障，并使用紋波計數(shù)來推斷電機(jī)位置。所有德州儀器 BDC 和 BLDC 電機(jī)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(jī)旋轉(zhuǎn)方向。
傳統(tǒng)上講，車窗使用由 BDC 電機(jī)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(jī)來驅(qū)動車窗，因?yàn)?BLDC 電機(jī)更為安靜。另外，還考慮使用 BLDC 電機(jī)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(dāng)關(guān)閉電機(jī)電源時，電機(jī)可自由旋轉(zhuǎn)。這種情況下，手動移動負(fù)荷，如手動打開或關(guān)閉電源線，可能會導(dǎo)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(jī)。此功能可阻止電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而停止產(chǎn)生電流。
診斷與保護(hù)
控制電機(jī)時，必須檢測電路故障并保護(hù)系統(tǒng)遠(yuǎn)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(shí)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(jī)。
表 1：適用于車身電機(jī)應(yīng)用的一系列產(chǎn)品