汽車應(yīng)用中BLDC系統(tǒng)的EMI管理

智能的集成電機(jī)驅(qū)動器和無刷直流 (BLDC) 電機(jī)都有助于使電動汽車和下一代汽車更具吸引力、更安全和更可靠。

集成電機(jī)驅(qū)動器組合了驅(qū)動電機(jī)所需的一切，例如場效應(yīng)晶體管 (FET)、柵極驅(qū)動器和狀態(tài)機(jī)（如圖1所示）。集成可消除從電子控制單元 (ECU) 到電機(jī)的長布線，并具有印刷電路板 (PCB) 尺寸更小和整體系統(tǒng)成本更少的額外優(yōu)勢。

BLDC電機(jī)在汽車應(yīng)用中具有的優(yōu)勢包括高效率、緊湊的尺寸、更長的電機(jī)和電池壽命、更安靜的車內(nèi)體驗，以及更高的抗電磁干擾 (EMI) 性能。

圖1：智能的集成BLDC電機(jī)驅(qū)動器

在這一“集成智能”系列中，我將介紹BLDC電機(jī)的不同性能要求并探索是什么使TI集成電機(jī)驅(qū)動器“智能化”。在第一部分中，我將詳細(xì)介紹汽車應(yīng)用中BLDC系統(tǒng)的 EMI管理。

BLDC電機(jī)是在10-100kHz的高開關(guān)頻率下驅(qū)動的。在如此高的頻率下，高dv/dt和寄生電感的組合會在開關(guān)節(jié)點上引起高頻振鈴。而這種振鈴會發(fā)出高頻噪聲，會干擾汽車中的其他元件。

如圖2和圖3所示，調(diào)整施加電壓的壓擺率有助于減少由振鈴引起的干擾。在分立系統(tǒng)中，調(diào)整柵極驅(qū)動器電阻會改變電壓的壓擺率。您必須手動更改電阻器阻值并根據(jù)測試結(jié)果選擇最佳值。手動更改電阻器的過程繁瑣，需要多次迭代PCB，增加整體尺寸和復(fù)雜性。

對于DRV10983-Q1等集成驅(qū)動器而言，柵極電阻器不可訪問且無法更改，不過這不是一件壞事。例如，DRV10983-Q1中集成了壓擺率控制功能，您可通過更改寄存器值輕松更改壓擺率，從而加快模塊 EMI 測試的整體進(jìn)度。

圖2：DRV10983-Q1和BLDC電機(jī)在120V/μs壓擺率下的EMI測量示例

圖3：DRV10983-Q1和BLDC電機(jī)在35V/μs壓擺率下的EMI測量示例

另一種提高 EMI 性能的方法是更改脈寬調(diào)制 (PWM) 開關(guān)頻率。PWM 開關(guān)頻率對振鈴有影響。對于集成驅(qū)動器，可以通過配置寄存器來更改該 PWM 頻率。例如，DRV10983-Q1有兩個頻率（25kHz和50kHz）可供選擇。

一種用于降低 EMI 的常見技術(shù)是主時鐘展頻。展頻可通過在頻譜上擴(kuò)展峰值頻帶來降低峰值頻率的幅度。

通過使用具有壓擺率控制、可變 PWM 開關(guān)頻率和展頻等完全集成功能的電機(jī)驅(qū)動器，您可以減少用于濾波的外部元件的數(shù)量。這節(jié)省了系統(tǒng)成本、布板空間，而最重要的是可以減少找出發(fā)射源所需的時間和重新設(shè)計電路板所需的工作量。

在以后的文章中，我將討論啟動可靠性、初始位置檢測、抗電壓浪涌、電機(jī)反向或同向旋轉(zhuǎn)時的重新同步、正弦換向以及許多其他使電機(jī)驅(qū)動器智能化的集成功能。

審核編輯：湯梓紅