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电机驱动器MCU拆剖解析-主控板(2)_暗记_电压

萌界大人物 2025-01-10 13:30:31 0

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1、主控模块

采取的是英飞凌公司生产的TC275芯片,TC275在性能、功能、本钱、生态、知足功能安全方面,在车规级领域利用极为广泛,合营TLE35584作为监控芯片,是功能安全掌握器ASIL C及ASIL D的首选。
TC275芯片TriCore™体系构造有三个强大的内核:两个TriCore1.6P核(个中一个带锁步核)和一个TriCore1.6E核(带锁步核),三核主频200Mhz,编程FLASH 4MB,内嵌HSM,支持CAN、Ethernet、SPI、UART、I2C通讯办法,紧张功能如下:

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最大的特点是该芯片功能安全等级可以达到ASIL-D,在功能安全(避免由电子系统功能性故障导致的不可接管的风险,功能安全关注系统故障后的行为,而不是系统的原有功能或性能。
后期操持针对功能安全开拓方法出一个专栏)方面,针对Core的Lockstep、针对RAM/Flash的ECC、针对电源的监控、针对时钟的监控(QA Watchdog)、针对ADC的自测试,以及针对安全机制或寄存器的BIST等。

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(图片来自网络侵删)

2、电源模块

采取的是变压器以及TLE35584对电压进行调节监控的办法。
12V电压旗子暗记进入接口后,经由LC滤波(防护电压颠簸),保险丝过流保护,防反接保护,TVS(高电压脉冲)防护,共模电感滤波(针对车载电源共模滋扰)等处理后,变压器是将12V电压进行调节给驱动模块供电,TLE35584是给主控板上的主控芯片、存储芯片、通讯芯片、数模芯片供电,紧张包括5V,3.3V的供电电压等级。

TLF35584是英飞凌的高性能电源管理芯片,其支持升压和降压预调节(Peregulators),可以知足3-40V的宽电压输入。

TLF35584可以供应后向的不同电压输出(Post Regulators),包括

1、5V/200mA的通信电源(LDO_Com);

2、根据不同型号的芯片,供应5V/600mA(TLF35584xxVS1)或者3.3V/600mA(TLF35584xxVS2)的MCU供电电压(LDO_uC);

3、150mA用于ADC的参考电压(Volt_Ref);

4、两个150mA传感器供电电源(Tracker1和Tracker2);

5、以及可选的用于uC的外部供电。
此外,还有独立于上述两个模块的Standby Regulator (LDO_Stby),5.0 V/10 mA (TLF35584xxVS1)或者 3.3 V/10 mA(TF35584xxVS2)。

LDO_Com用于CAN通讯模块的供电;

LDO_uC用于主芯片TC275的供电;

LDO_Volt_Ref用于过流故障Vref参考电压,电流检测的电路供电;

LDO_V_TR1以及LDO_V_TR2用于传感器模块的供电;

电源管理芯片TLE35584还有诸如监控(过压、欠压、过流、过温、过载)等功能,安全状态掌握;支持16位SPI通信;看门狗电路。
35584有两种看门狗(窗口看门狗以及功能看门狗)。
窗口看门狗可通过PIN WDI触发,或者通过SPI掌握窗口看门狗 SCMD寄存器触发,两种看门狗可以独立运行,有各自的定时和计数器。
此外,TLF35584 拥有多个状态包括初始化状态,正常状态,唤醒状态,就寝状态,故障状态,待机状态,状态之间的跳转通过ENA、WAK管脚的电平变革以及SPI通讯进行掌握状态的跳转。
各芯片管脚的电平随着各状态的跳转而变革。

3、通讯模块

采取的是NXP公司生产的TJA1043T以及TJA1051T芯片。
系统主控芯片TC275芯片带有2个增强型CAN接口,与2.0B版本的CAN通讯协议完备兼容,支持高达1Mbps的数据速率。
选用TI公司的CAN转发器TJA1043T/TJA1051T作为CAN通讯接口芯片,采取3.3V供电,在CAN+和CAN-之间接120欧姆电阻作为终端电阻,提高CAN通讯的抗滋扰能力。

4、解码模块

采取的是ADI公司生产的AD2S1205 12位分辨率旋变数字转换器,内置可编程正弦波振荡器,为旋转变压器供应正弦波勉励。
转换器的Sin和Cos输入端支持3.15 V p-p ± 27%的输入旗子暗记,能将Sin和Cos输入真个信息转换为输入角度和速率的所对应的数字量。
AD2S105的事情频率范围为8.192 MHz ± 25%。
可以通过12位并行端口以及3线SPI串行接口可以访问绝对12位角度位置数据。
供电范围:4.75V ~ 5.25V,事情温度范围:-40°C ~ 125°C。

AD2S1205解码芯片EXC及EXC产生差分正弦励磁旗子暗记及其互补旗子暗记,其基准输出须要一个外部缓冲,放大器来供应增益和额外电流,驱动旋变事情,因此电路设计中经由TL082Q运放放大、跟随后,通过推挽的办法输出到电机旋变,电机旋变返回的位置信息差分旗子暗记经旗子暗记调理电路,滤波除噪后,送AD2S1205解码芯片解码电路的 SIN、SINL、COS、COSL解码芯片端口进行处理。
AD2S1205供应了两个12位寄存器,用来保存角位置信息和角速率信息;寄存器的数据通过一个SPI接口进行读取,通过旋变获取的位置信息用于电机掌握算法中参数的打算。

5、电流检测模块

采取LEM HAH1DR-800-S型号霍尔传感器,该型号霍尔传感器的能采集的最大电流为正负800A,供电标准电压为5V。
霍尔开环电流传感器,原边丈量额定值是800A,输出:2.5+G×Ip,供电电压5V,精度3%,频率范围0-30KHZ,温度范围-40--+125℃。

采样电路由滤波调理电路和偏移限幅电路组成。
LEM HAH1DR-800s电流传感器采集电流后,将电流转化成电压旗子暗记2.5+G×Ip,经由滤波电路,采取OPA2365AIDR比例运算后将采集的电压进行定量调度,将幅值为-1.5~1.5 V的电源经偏置电路转换为0~3V输入到TC275主芯片的输入端。

6、输入模块

分别在UVW及母线的每一起电流采样电路后面设置LM2903电压比较器,调节Vref参考电压,设置过流保护阈值,当电流过大时,就会产生高电平旗子暗记触发过流保护动作,将驱动电路的高压开关管和锁相开关管关断,保护IGBT的安全(硬件层面)。
同时,软件上会将霍尔电流传感器的电压旗子暗记经由OPA2365AIDR运算放大器,采集及转换打算出电流值大小,进行报警、降功率、停机等操作(软件层面)。

驱动电机温度传感器常日被放置在定子绕组内部,U/V/W相温度传感器,热敏电阻与电阻进行分压,采集电压后,通过OPA2365AIDR运算放大器,将温度旗子暗记AD值送至MCU,当过温时,进行报警、功率限定、停机处理(软件层面)。
此外,将温度采样电路后面设置LM2903电压比较器,调节Vref参考电压,设置过温保护阈值,当温度过高时,就会触发过温保护动作(硬件层面)。

7、主控板与驱动板交互模块

驱动板发回的旗子暗记包括总电压、IGBT温度、过欠压故障、过温故障、PCB过温故障、短路故障、驱动电路FLT故障等,掌握板发出的旗子暗记包括PWM旗子暗记、主动泄放旗子暗记、打消故障旗子暗记等。

PWM输出:由TC275发送出的PWM经由电平转换芯片NH245Q(PWM输出电路中,TC275芯片的输出电压为3.3V,而驱动板中吸收PWM掌握旗子暗记的门级驱动芯片所须要的旗子暗记电平为5V)输出的PWM旗子暗记经由门极驱动芯片1ED020I12的隔离,输出经由推挽电路,经由门极开通和关断电阻,浸染于IGBT(FS820R08A6P2B)栅极。
在IGBT的源极和栅极之间并联下拉电阻、齐纳二极管等。

母线电压检测电路由电阻分压电路、电压跟随器电路、线性光耦隔离电路和电压限幅电路等组成,母线电压通过选取得当的电阻分压,经由电压跟随器,实现隔离和阻抗匹配,线性光耦隔离电路选用ACPL-C87AT,实现高压输入侧与旗子暗记采集侧电压隔离与电压转换,转换后的采集电压通过限幅电路发送给TC275处理器的ADC通道进行AD值换算,从而通过比例打算出电压大小。

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