由于家庭和办公室采用开放式布局设计，人们越来越需要电器具有更低的噪声，甚至很小的声学差异也会对可闻噪声造成重大影响。借助先进的实时控制技术，工程师可以在空气净化器、冰箱、风机、笔记本电脑风扇、微波炉、洗衣机和烘干机等应用中利用 BLDC 电机驱动器实现更出色的声学性能。本应用手册介绍了 TI 全新的无代码、无传感器控制、集成式 BLDC 电机驱动器如何能够实现业界出色的声学性能。MCF8316A 器件利用获得专利的精密自动死区时间补偿和 PWM 调制方案与场定向控制 (FOC) 换向技术，提供最优声学性能。MCT8316A 器件中采用的可变换向技术有助于减少与传统无传感器梯形控制换向相关的声学噪声。在本应用报告中，我们使用业界性能最佳的电机来对全新 MCF8316A 和 MCT8316A 器件系列产品的声学性能进行基准测试。
Other TMs
在电机驱动器应用中，噪音是指电机换向和谐波频率造成的可闻噪声。电机相电流中的任何失真都会造成可闻噪声。电机中的定子励磁会在可闻频率范围内产生机械谐振，进而导致出现可闻噪声。当电机以较低速度运行时，能够清楚地听到电机换向造成的噪音。在较高的电机频率下，气体或液体流动噪声会掩盖换向噪声。对于洗衣机、烘干机、空气净化器、真空吸尘器和笔记本电脑风扇等家居应用，提高声学性能非常重要。借助控制技术阻断噪声、对噪声进行整形或避免噪声，从而最大限度地减少可闻噪声。借助 MCF8316A 和 MCT8316A 器件，系统设计人员可以通过连续 PWM 调制、死区时间补偿和可变换向模式等控制技术最大限度地降低可闻噪声。
通过配置 PWM 调制方案并启用死区时间补偿，可以优化 MCF8316A 的声学噪声。在本应用手册中，我们使用了空气净化器电机来优化 MCF8316A 的声学性能。
MCF8316 器件支持连续与非连续空间矢量 PWM 调制方案。在连续 PWM 调制中，所有三个相位都会同时按照定义的开关频率进行脉宽调制。在非连续 PWM 调制中，其中一个相位会在 120° 电气周期内钳位至地，而另外两个相位会进行脉宽调制。图 2-1 展示了不同调制方案中调制后的平均相位电压。
在连续空间矢量调制方案中，相电流波形整形将为正弦形状且没有失真。在非连续空间矢量调制方案中，低电感电机预计会存在相电流失真，因为只有两个相位会进行脉宽调制。图 2-2 展示了非连续 PWM 调制模式下的相电流波形与相电流快速傅里叶变换 (FFT)。图 2-3 展示了连续 PWM 调制模式下的相电流波形与相电流 FFT。与非连续调制模式中的相电流波形相比，连续调制模式中的相电流波形会更加干净，也更像正弦形状。
在半桥桥臂上，高侧和低侧 MOSFET 的开关瞬间之间会存在死区时间，以避免发生电流击穿。由于存在死区时间插入，相节点上的预期电压与施加的电压会因相电流方向而异。相节点电压失真会在相电流中引入不必要的失真，进而导致可闻噪声。MCF8316 器件集成了专有死区时间补偿技术，利用谐振控制器将相电流中的谐波分量控制为零，从而确保缓解死区时间导致的电流失真。Iq 和 Id 控制路径中都包含谐波控制器。图 2-4 展示了禁用死区时间补偿时的相电流波形与相电流 FFT。图 2-5 展示了启用死区时间补偿时的相电流波形与相电流 FFT。在以下图片中，PWM 输出频率设为 60 kHz，死区时间设为 500 ns。电机频率为 12 Hz。如图中电流波形的 FFT 所示（信号以粉色显示），在启用死区补偿后，相电流波形变得更加干净。
在下面的实验中，我们使用手持式声级计测量了声学性能（以 dBA 为单位）。图 2-6 比较了空气净化器电机在不同电机频率下的噪声水平。借助死区补偿和连续 PWM 调制方案，在电机电气频率为 33Hz，可闻噪声减少了 3.3 dBA。
通过配置无传感器梯形换向模式，可以优化 MCT8316A 的声学性能。在本应用手册中，我们使用了风机风扇电机来比较 MCT8316A 器件在不同调制方案下的声学性能。