集成智能――第1部分:EMI管理
智能集成電機(jī)驅(qū)動器和無刷直流(BLDC)電機(jī)可以幫助電動汽車和新一代汽車變得更具吸引力、更可行及更可靠。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201809/389125.htm圖1所示為集成電機(jī)驅(qū)動器結(jié)合驅(qū)動電機(jī)所需的一切要素,如場效應(yīng)晶體管(FET)、柵極驅(qū)動器和狀態(tài)機(jī)。集成避免了電線從電子控制單元(ECU)到電機(jī)的布線距離過長,并還具有更小印刷電路板(PCB)尺寸和更低整體系統(tǒng)成本的優(yōu)點(diǎn)。
BLDC電機(jī)在汽車應(yīng)用中提供的優(yōu)勢包括效率、緊湊的尺寸、更長的電機(jī)壽命和電池壽命、更安靜的車內(nèi)體驗(yàn)以及更好的EMI性能。
圖1:智能集成BLDC電機(jī)驅(qū)動器
集成智能系列博文將描述BLDC電機(jī)的不同性能要求,以及什么因素使得TI集成電機(jī)驅(qū)動器“智能化”。本篇博文將在汽車應(yīng)用的BLDC系統(tǒng)中詳細(xì)闡述EMI管理。
BLDC電機(jī)在10-100kHz范圍內(nèi)的高開關(guān)頻率條件下驅(qū)動。在這種高頻下,高dv/dt和寄生電感的組合會導(dǎo)致在交換節(jié)點(diǎn)上發(fā)生高頻振鈴。這種振鈴會發(fā)出可能干擾車內(nèi)其他部件的高頻噪聲。
如圖2和圖3所示,調(diào)整外施電壓的轉(zhuǎn)換速率有助于減少振鈴引起的干擾。在離散系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)柵極驅(qū)動電阻會改變電壓的轉(zhuǎn)換速率。但必須手動更改電阻值,并根據(jù)測試結(jié)果選擇最佳值。手動改變電阻的過程很繁瑣,需要PCB的多次迭代,這增加了整體尺寸和復(fù)雜性。
在如DRV10983-Q1的集成驅(qū)動器中,柵極電阻不可測量,不能更改,但這并不是一件壞事。例如,在DRV10983-Q1中集成了轉(zhuǎn)換速率控制;可以通過更改寄存器值來輕松更改此轉(zhuǎn)換速率,從而加快EMI測試模塊的整體運(yùn)行速度。
圖2:,在120V/μs的轉(zhuǎn)換速率下,對DRV10983-Q1和BLDC電機(jī)進(jìn)行EMI測量
圖3:以在35V/μs的轉(zhuǎn)換速率下,對DRV10983-Q1和BLDC電機(jī)進(jìn)行EMI測量
改善EMI性能的另一種方法是通過改變脈沖寬度調(diào)制(PWM)開關(guān)頻率。PWM開關(guān)頻率對振鈴有所影響。在集成驅(qū)動器中,PWM頻率可通過配置寄存器來更改。例如,DRV10983-Q1有兩個頻率(25kHz和50kHz)可供選擇。
用于降低EMI的一種常見技術(shù)是抖動主時鐘頻率。抖動通過在頻譜兩端擴(kuò)展開,來降低峰值頻率的振幅。
通過使用具有完全集成功能的電機(jī)驅(qū)動器,如壓擺率控制、可變PWM開關(guān)頻率和抖動,可以減少用于濾波的外部元件的數(shù)量。這可以節(jié)省系統(tǒng)成本、電路板空間,以及最重要的節(jié)省了找出排放源所需的時間和重新設(shè)計(jì)電路板所費(fèi)的精力。
在未來的博客中,我將討論啟動可靠性、初始位置檢測、抗電壓浪涌、電機(jī)在相反或相同方向旋轉(zhuǎn)時的再同步、正弦換向和許多其他使電機(jī)驅(qū)動器變得智能的集成功能。
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