集成智能第1部分：EMI管理

智能集成電機驅動器和無刷直流(BLDC)電機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。

圖1所示為集成電機驅動器結合驅動電機所需的一切要素，如場效應晶體管(FET)、柵極驅動器和狀態機。集成避免了電線從電子控制單元(ECU)到電機的布線距離過長，并還具有更小印刷電路板(PCB)尺寸和更低整體系統成本的優點。

BLDC電機在汽車應用中提供的優勢包括效率、緊湊的尺寸、更長的電機壽命和電池壽命、更安靜的車內體驗以及更好的EMI性能。

圖1：智能集成BLDC電機驅動器

集成智能系列博文將描述BLDC電機的不同性能要求，以及什么因素使得TI集成電機驅動器“智能化”。本篇博文將在汽車應用的BLDC系統中詳細闡述EMI管理。

BLDC電機在10-100kHz范圍內的高開關頻率條件下驅動。在這種高頻下，高dv/dt和寄生電感的組合會導致在交換節點上發生高頻振鈴。這種振鈴會發出可能干擾車內其他部件的高頻噪聲。

如圖2和圖3所示，調整外施電壓的轉換速率有助于減少振鈴引起的干擾。在離散系統中，調節柵極驅動電阻會改變電壓的轉換速率。但必須手動更改電阻值，并根據測試結果選擇最佳值。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雜性。

在如DRV10983-Q1的集成驅動器中，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中集成了轉換速率控制;可以通過更改寄存器值來輕松更改此轉換速率，從而加快EMI測試模塊的整體運行速度。

圖2：，在120V/μs的轉換速率下，對DRV10983-Q1和BLDC電機進行EMI測量

圖3：以在35V/μs的轉換速率下，對DRV10983-Q1和BLDC電機進行EMI測量

改善EMI性能的另一種方法是通過改變脈沖寬度調制(PWM)開關頻率。PWM開關頻率對振鈴有所影響。在集成驅動器中，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的一種常見技術是抖動主時鐘頻率。抖動通過在頻譜兩端擴展開，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驅動器，如壓擺率控制、可變PWM開關頻率和抖動，可以減少用于濾波的外部元件的數量。這可以節省系統成本、電路板空間，以及最重要的節省了找出排放源所需的時間和重新設計電路板所費的精力。

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、電機在相反或相同方向旋轉時的再同步、正弦換向和許多其他使電機驅動器變得智能的集成功能。