电机驱动中的 EMC 问题及调整办法 Texas Instruments

电机驱动中的 EMC 问题及调整办法 Texas Instruments

电机驱动高频回路图示

随着汽车电子的发展，越来越多的直流电机驱动芯片逐渐替代传统的继电器，驱动汽车上的雨刮、后视镜、门、窗、尾门等不同负载的电机。传统的继电器方案采用机械式的触点开关，在开关时容易产生电火花，寿命有限。

另外，继电器方案受限于开关速度，比较难以实现高速应用和精确的 PWM 控制，且继电器需要通过电流控制产生电磁力吸合衔铁，功耗较大。电机驱动 IC 方案相比于继电器方案更加节能，可以实现更高速的开关和更精确的PWM 占空比控制。但高速开关的特性和越来越大的电机功率也会带来更严重的系统级 EMI 问题。本文旨在针对车载直流电机驱动应用，根据 EMI 测试结果，提供从芯片配置、元件选择、电路设计等角度的 EMI 优化措施。

1. 如何减弱干扰源
电磁干扰源、传播路径和敏感（接收）设备是电磁兼容的三要素。优化 EMI 的抑制方案通常分为降低噪声源的干扰和切断干扰路径两大类，下面我们将针对电机系统对这两大类措施分别进行介绍。
对于车载电机驱动系统来说，主要的的电磁辐射源来自于快速变化的电场和磁场。 如果在应用中需要使用 PWM 控制来实现调速，就会产生周期性的开关波形，而高速的上升和下降沿蕴含着丰富的高频分量。
另外，对于驱动芯片本身，其自身的时钟电路和产生高压的电荷泵电路也是重要的辐射源。如果系统电路设计不够优化，这些干扰源会通过外围电路耦合到其它部分，最终导致 EMI 测试失效。

1.1 降低开关速度
减弱干扰源是优化 EMI 测试结果的重要手段。对于电机系统来说，周期性的 PWM 开关会产生重复的大电流和电压变化，功率级的 MOSFET 就是主要的干扰源。而对驱动电流大小（IDRIVE）的调节可以控制开关过程中上升/下降的速度 （slew rate）。过快的开关速度容易引起振铃，增加系统高频辐射。

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