基于LIN总线的车用无刷直流电机控制器设计

3.1 电源管理模块

现代汽车内部的电气负载不断增加,未来汽车上将采用42V电系代替现有的12V 电系供电。但要完全实现这一转变,还有诸多问题尚未解决,现主要采用42V /12V的双电源供电来作为一种过渡方案。作者设计的控制器考虑这一发展趋势,在12V的电机应用中,控制器采用单12V电源供电;在42V的电机应用中,控制器采用42V /12V 双电源供电。同时电源管理模块中含有一块12V /5V的电源调压芯片LT1211。

3.1 单片机控制模块

单片机控制模块以MC68HC908MR16单片机为核心,它是一款专门用于电机控制的8 位单片机。工作温度范围达到- 40～105℃,完全适应汽车内的工作环境。片内带有12位、6通道PWM模块,产生6路PWM逻辑信号(可设定为6路独立或者3对两两互补) ;定时器A的0, 1, 2三个通道用来捕捉位置传感器信号的变化,通道3负责记录通道2的位置信号产生变化的时刻; 10位A /D转换器,转换时间为16 - 17μs,能快速完成电池电压监测任务;出错信号输入,用于发生在过流或过热的情况下产生中断,进而封锁PWM输出;特有的快速8位乘法和16位除法指令,使得它具有较高的运算能力,能完成较为复杂的控制算法; 768B 片内RAM 和16kB 片内Flash存储器,具有在线编程能力和保密功能;系统保护特性,包括看门狗复位、低电压禁止复位等增强了程序的稳定性和可靠性。

3.3 前置驱动模块

前置驱动模块的核心是PC33896,它是新推出的专用于汽车电子42V /12V 系统的三相FET前置驱动器。片内含有DC /DC降压电路、电流采样放大器、SPI 通信口及各种保护电路等。PC33896直接接收来自单片机的6路PWM逻辑信号,将其转换成用来驱动6个FET栅极的驱动信号。若汽车系统供电电压是新的42V电系,片内的DC /DC将之降到大约15V 左右用于FET栅极电路驱动,节省了开通和关断FET所耗散的功率;若汽车电源供电电压采用的是现行的12V电系,某些场合电源电压会不足以驱动FET栅极,此时电荷泵电路将之提升到至少10V左右,确保FET的正常驱动。内部电流采样放大器用来测量直流母线电流。单片机能通过SP I口发送指令,配置PC33896 (如DC /DC和电荷泵的工作与否、电流放大器的放大倍数等)以及诊断其故障。

3.4 LIN物理层通信模块

MC33399是面向汽车电子应用的LIN收发器芯片,它和单片机的SCI口构成LIN通信的物理基础。它有正常和睡眠两种工作模式,总线上的唤醒帧可将其从睡眠模式唤醒。

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