简化汽车车身电机控制器设计,快速实现轻量化控制（简化汽车车身电机控制器设计,快速实现轻量化功能）

无论是将座椅调整到最佳位置还是能够轻松打开后备箱，车身电子系统都使用电动机来提高驾驶员和乘客的舒适度和便利性。

金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 控制这些应用的电动设备。然而，使用MOSFET作为开关给电子控制模块设计带来了新的技术挑战，包括电磁干扰（EMI）和热管理、电流感测、断电制动以及诊断和保护。德州仪器(TI) 开发集成模拟功能的集成电路(IC) 电机驱动器产品，帮助电子控制模块设计人员应对这些挑战，同时减少解决方案尺寸和开发时间。

在本文中，我们讨论集成到电机驱动IC 中的特定模拟功能，这些功能有助于解决这些设计挑战。

减少电磁干扰(EMI)

降低EMI 可以通过芯片级和PCB 级的功能和解决方案来实现。降低EMI 的关键方法之一是控制脉宽调制(PWM) 边沿速率。用于有刷直流(BDC) 电机的DRV8705-Q1、DRV8706-Q1、DRV8714-Q1 和DRV8718-Q1 栅极驱动器以及用于无刷直流(BLDC) 电机的三相DRV8343-Q1 等栅极驱动产品均集成了智能栅极驱动技术，专门用于控制PWM 边沿转换速率。此外，这些器件还能够选择转换速率以最大程度地降低EMI。另一种降低EMI 的常用技术是振荡主时钟频率。具有集成MOSFET 的DRV10983-Q1 三相BLDC 电机驱动器还集成了主时钟频率的抖动功能，通过在整个频谱上扩展峰值来降低幅度。

热管理

根据所驱动的负载，电机的工作电流和堵转电流可以采用很宽的值范围。对于高电流负载，栅极驱动产品让您可以选择使用分立MOSFET 进行设计。电子控制模块设计人员可以优化布局以实现最佳热管理。对于低负载电流负载，可以使用具有集成H 桥MOSFET 的DRV8873-Q1、DRV8874-Q1 和DRV8876-Q1 等器件来驱动负载，同时实现最佳热管理。此外，由三相BLDC 电机驱动器驱动的低电流负载可以使用带有集成MOSFET 的DRV10983-Q1。请注意：DRV10983-Q1 还集成了换向算法，允许使用单芯片解决方案来驱动电机。

电流检测

测量电机中的电流以检测电路和电机故障，并使用纹波计数来推断电机位置。德州仪器(TI) 的所有BDC 和BLDC 电机及栅极驱动产品都集成了电流检测放大器，以放大电阻器两端的电压。此外，DRV8106-Q1、DRV8706-Q1、DRV8714-Q1 和DRV8718-Q1 还提供串联电流检测放大器。使用在线电流传感测量，还可以确定电机旋转方向。

传统上，车窗由BDC 电机驱动器驱动。然而，系统设计人员正在考虑使用BLDC 电机来驱动车窗，因为它们更安静。此外，还考虑使用BLDC 电机来旋转自动驾驶汽车的座椅底座。具有集成电流感应功能的三相智能栅极驱动器DRV8343-Q1 可用于这些应用。

断电制动

采用MOSFET 解决方案，当电机电源关闭时，电机可以自由旋转。在这种情况下，手动移动负载，例如手动打开或关闭电源线，可能会产生较大的反电动势，从而损坏电子设备。适用于行李箱控制模块应用的DRV8714-Q1 和DRV8718-Q1 集成了断电制动功能。此功能可测量生成的电压并对电机应用电子制动。此功能会阻止电机旋转，从而停止电流。

诊断与保护

控制电机时，有必要检测电路故障并保护系统免受这些故障的影响。 BDC 和BLDC 栅极驱动器集成了诊断电路来检测开路和短路。此外，我们还提供某些集成电路的故障模式分布和引脚故障模式分析信息，以在需要时协助功能安全设计。

在车身应用中实施控制模块

表1 将产品与这些应用中使用的电机对应起来。

表1：适合车身电机应用的一系列产品

审稿编辑：郭婷