電機的采用

我(wo)們(men)需(xu)要(yao)追(zhui)溯(su)至(zhi)多(duo)年(nian)前(qian)
，回(hui)顧(gu)那(na)段(duan)車(che)輛(liang)不(bu)使(shi)用(yong)電(dian)機(ji)的(de)時(shi)期(qi)。那(na)個(ge)時(shi)候(hou)，車(che)輛(liang)是(shi)通(tong)過(guo)手(shou)搖(yao)曲(qu)柄(bing)進(jin)行(xing)發(fa)動(dong)的(de)
，發(fa)動(dong)機(ji)冷(leng)卻(que)風(feng)扇(shan)和(he)雨(yu)刷(shua)器(qi)與(yu)發(fa)動(dong)機(ji)進(jin)行(xing)機(ji)械(xie)連(lian)接(jie)。電(dian)機(ji)與(yu)內(nei)燃(ran)機(ji)迅(xun)速(su)結(jie)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)，這(zhe)種(zhong)結(jie)合(he)最(zui)初(chu)主(zhu)要(yao)是(shi)出(chu)於(yu)舒(shu)適(shi)度(du)方(fang)麵(mian)的(de)考(kao)慮(lv)。這(zhe)些(xie)電(dian)機(ji)都(dou)是(shi)低(di)功(gong)率(lv)電(dian)機(ji)（<100W ）
，tongchangzhixuyaoyigejiandandejidianqiqudongfuzai，tamenshitishengxitongxiaolvhexingnengdezuijiaxuanze。suizhedianjikaishitouruanquanyingyong，lirufangbaosizhidongxitongheqianyinlikongzhixitong
，dianjixuyaogengjiakekaodequdongxitong。

然而，最近
，汽車工業將注意力轉向了降低油耗。綠色交通的壓力已經迫使工程師盡可能為車輛找到智能、有效的解決方案。電機在由智能電子設備驅動的情況下，能夠實現卓越性能。電子解決方案尤其適用於高功率電機（>100W）。盡(jin)管(guan)現(xian)代(dai)汽(qi)車(che)中(zhong)的(de)發(fa)動(dong)機(ji)冷(leng)卻(que)裝(zhuang)置(zhi)和(he)鼓(gu)風(feng)機(ji)現(xian)在(zai)都(dou)采(cai)用(yong)電(dian)子(zi)功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)，但(dan)電(dian)機(ji)的(de)應(ying)用(yong)範(fan)圍(wei)仍(reng)然(ran)很(hen)廣(guang)。汽(qi)車(che)中(zhong)的(de)許(xu)多(duo)功(gong)能(neng)依(yi)然(ran)使(shi)用(yong)與(yu)內(nei)燃(ran)機(ji)連(lian)接(jie)的(de)機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)。電(dian)子(zi)控(kong)製(zhi)能(neng)夠(gou)在(zai)效(xiao)率(lv)方(fang)麵(mian)帶(dai)來(lai)顯(xian)著(zhu)的(de)改(gai)善(shan)，水(shui)泵(beng)和(he)油(you)泵(beng)就(jiu)是(shi)很(hen)好(hao)的(de)例(li)子(zi)。利(li)用(yong)電(dian)氣(qi)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)，功(gong)率(lv)能(neng)有(you)效(xiao)傳(chuan)輸(shu)給(gei)電(dian)機(ji)
，使(shi)電(dian)機(ji)在(zai)任(ren)何(he)時(shi)候(hou)都(dou)能(neng)夠(gou)準(zhun)確(que)地(di)滿(man)足(zu)功(gong)率(lv)需(xu)求(qiu)。

變頻技術為汽車領域帶來重大機遇

車che輛liang發fa動dong機ji冷leng卻que裝zhuang置zhi和he鼓gu風feng機ji應ying用yong變bian頻pin電dian機ji控kong製zhi是shi最zui新xin的de一yi個ge創chuang舉ju。老lao款kuan車che型xing的de發fa動dong機ji冷leng卻que裝zhuang置zhi和he鼓gu風feng機ji都dou使shi用yong由you電dian阻zu器qi和he繼ji電dian器qi構gou成cheng的de轉zhuan速su控kong製zhi係xi統tong。采cai用yong該gai係xi統tong，電dian機ji的de轉zhuan速su被bei限xian製zhi為wei幾ji個ge離li散san值zhi。實shi現xian任ren何he轉zhuan速su值zhi都dou需xu要yao一yi個ge電dian阻zu器qi與yu電dian機ji串chuan聯lian。電dian機ji的de轉zhuan速su不bu能neng針zhen對dui功gong率lv需xu求qiu實shi現xian最zui優you化hua，因yin而er這zhe一yi解jie決jue方fang案an的de性xing能neng極ji低di。導dao致zhi大da多duo數shu情qing況kuang下xia典dian型xing效xiao率lv低di於yu50%。

電力電子技術的最新發展使變頻電機控製成為許多應用的首選解決方案。使用變頻控製，在整個負載範圍內能夠實現高於90%的典型係統效率。以典型的400W發動機冷卻風扇為例
，在典型負載周期內，采用電子控製器的功耗比電阻風扇控製器少100W。節省的這100W功率相當於每100km的燃料消耗量約減少0.1L。

圖1：典型的400W發動機冷卻風扇

采用PWM控製技術驅動電機所麵臨的挑戰是要符合EMI要求。在20 kHz時，係統會在電池側產生噪聲。接通和關斷期間的電流斜率di/dt是EMI的主要來源。為了符合EMI要yao求qiu，必bi須xu在zai電dian池chi和he逆ni變bian器qi之zhi間jian連lian接jie一yi個ge無wu源yuan濾lv波bo器qi。這zhe一yi濾lv波bo器qi通tong常chang由you兩liang個ge大da電dian容rong和he一yi個ge電dian感gan組zu成cheng。濾lv波bo器qi的de成cheng本ben是shi整zheng個ge係xi統tong的de一yi項xiang重zhong要yao成cheng本ben。在zai使shi用yongMOSFET 的簡單係統中，減小di/dt 的(de)唯(wei)一(yi)方(fang)法(fa)就(jiu)是(shi)在(zai)柵(zha)極(ji)插(cha)入(ru)一(yi)個(ge)電(dian)阻(zu)器(qi)以(yi)減(jian)緩(huan)開(kai)關(guan)速(su)度(du)。這(zhe)樣(yang)做(zuo)會(hui)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)


，降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)效(xiao)率(lv)
，並(bing)且(qie)需(xu)要(yao)加(jia)大(da)散(san)熱(re)器(qi)的(de)尺(chi)寸(cun)。在(zai)這(zhe)樣(yang)的(de)係(xi)統(tong)中(zhong)，需(xu)要(yao)權(quan)衡(heng)EMI濾波器和散熱器的尺寸。

AUIR3330S針對輸出采用專有di/dt 控製，以減少電池板的傳導輻射。這種主動di/dt 控製實現了EMI及開關損耗性能方麵的優化，不必再受製於EMI濾波器和散熱器的尺寸權衡。這一特征的實現需要在MOSFET中形成特定的柵極，使用分立元件是無法實現的。對於帶有驅動器的MOSFET一般應用而言，開關時間的控製是通過使用柵極電阻控製驅動電流實現的。此外
，AUIR3330S提(ti)供(gong)了(le)一(yi)個(ge)可(ke)以(yi)全(quan)速(su)範(fan)圍(wei)驅(qu)動(dong)任(ren)何(he)類(lei)型(xing)電(dian)機(ji)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。高(gao)集(ji)成(cheng)度(du)使(shi)設(she)計(ji)師(shi)能(neng)夠(gou)設(she)計(ji)一(yi)個(ge)緊(jin)湊(cou)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。隻(zhi)需(xu)利(li)用(yong)很(hen)少(shao)的(de)外(wai)部(bu)組(zu)件(jian)，就(jiu)可(ke)快(kuai)速(su)實(shi)現(xian)全(quan)速(su)範(fan)圍(wei)設(she)計(ji)。

主動di/dt控製

接通過程中，驅動器會應用大電流以便盡快達到MOSFET 閾值。電流開始流入MOSFET時，柵電流降低以限製di/dt。當漏-源電壓開始下降時，柵電流升高以限製開關損耗。與電阻器驅動的MOSFET相比
，di/dt階段開關損耗相同

，但是在dv/dt階段開關損耗要低很多。因此，在相同EMI水平下
，AUIR3330S的功耗低得多
，隻需要一個較小的散熱器。主動di/dt控製需要一個複雜的驅動器
，能夠在開關不同階段采用不同的柵電流。AUIR3330S還包含了用於檢測di/dt和dv/dt階段的智能電路。

圖2：主動di/dt控製


圖3：故障分析

現代電機驅動應用還需要保護和故障診斷等附加功能。AUIR3330S 集成了多種用以防止在異常模式下係統出現故障的功能，包括過溫狀況
、輸出短路、地線或自舉電容脫斷。在上述任何一種故障狀態下，AUIR3330S 都能受到保護
，並且會向微處理器報告故障診斷結果。故障診斷結果是一個數值，可直接由微處理器讀取。

此外，AUIR3330S具有電流反饋功能
，能夠通過測量流經Rifb電阻器的電壓讀取負載電流。該係統可以監測負載電流，從而控製提供給負載的功率。並且可以檢測到電機堵轉狀態。

電流感測反饋用於設置過流保護閾值。當通過Rifb 電阻器的電壓超過4.5V 時，輸出會自動切斷。此功能可防止在堵轉狀態下線路或電機內的任何故障，並且可以經過調整適應每個係統的需要。