2)功率电路
EPS系统的功率电路紧张实现三部分功能。一，由6个 N-MOSFET组成的三相逆变全桥的逆变功能；二，由串联在 三相桥上方的N-MOSFET实现的电池反接保护功能；三，执 行功能安全关断输出命令的相割断功能。
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总的来说，功率电路紧张考虑的是可靠性和效率。
先说效率，除风雅的FOC电机掌握方法外，MOSFET 器件本身是效率的另一个决定成分。好的MOSFET意味着 更低的RDS(ON)、更低的开关损耗，功率电路才可能有更高 的效率。EPS系统功率从300W到几千瓦不等，对MOSFET 的电流跨度哀求也很大。 图7方案里40V的Infineon汽车级 N-MOSFET完备能知足这个功率范围的不同需求，并且有着 业内领先的导通和开关损耗。
可靠性针对不同功能涉及的内容也不同。对付三相逆 变全桥来说，因其事情事理非常成熟，以是这部分的可靠性 紧张受制于系统设计能力、PCB布局走线、电磁兼容EMC以 及热设计等干系的设计能力。英飞凌北京汽车系统工程部在 这几方面积累了多年的履历，尤其是在用单层铝基板实现方 式上有着非常成熟的方案。
对付串联在三相桥上方的N-MOSFET的电池反接保护
功能，由于实现比较随意马虎，以是其可靠性紧张表示在事理层 面。大略来说，驱动防反N-MOSFET须要一个上浮的门极驱 动电源和一个开关掌握旗子暗记。门极驱动电源来自TLE9180的 上管驱动专用电源管脚。开关掌握旗子暗记一样平常由MCU的一个 普通I/O管脚产生即可。当电池极性正常连接时，TLE9180 的上管驱动专用电源正常事情，MCU掌握I/O管脚将门极 驱动电源输出给防反N-MOSFET的门极，防反N-MOSFET 导 通 并 一 直 维 持 导 通 状 态 。 一 旦 电 池 极 性 接 反 后 ， 由 于 TLE9180没有正常供电，不能产生上管驱动电源，因而防反N-MOSFET门极没有驱动旗子暗记，呈关闭状态。
下面重点先容相割断单元。首先要解释利用相割断单 元的背景及缘故原由。传统的EPS配有电磁离合器，装在减速机 构与电机之间，浸染是担保EPS系统只在设定的行驶车速范 围内起浸染。当车速达到界线值时，离合器分离，电机停滞 事情，转向系统成为手动转向系统。其余，当电机发生故障 时，离合器将自动分离。而新一代的EPS已经取消电磁离合 器，由于汽车高速时，仍需电机供应阻尼，实现高速时的沉 稳感。其余，因电机轴承故障而卡住电机输出轴的概率远 比EPS电控逆变电路出故障而短路相绕组的概率低，以是目 前的主流技能只考虑发生故障时用电子开关EPS电控功率电 路和电机。早期机器继电器割断功率电路和电机，但因其 体历年夜、本钱高、抗震差等缺陷而被淘汰。取而代之的是 MOSFET。
用MOSFET实现相割断功能有几个棘手的问题。1. 其所 处的电路位置造成很难有续流回路。2. 相割断MOSFET关断 时的关断电流利常都是故障电流，其值比较大，常日会超过
100A。3. 关断时的故障电流的上升速率不可预知。di/dt有 时会很高，尤其是在转子位置和导通的MOSFET严重不匹配
时。
以是，要实现相割断MOSFET单元真正的家当化运用， 必须要办理几个问题。1. 供应3个相割断MOSFET在关断后 的电机电感续流回路；2. 要有适当的策略、方法和必要的电 路来可靠关断故障电流。
3)外围传感器 采取三相PMSM或BLDC电机实现的EPS系统须要三类
传感器。第一类是三相PMSM或BLDC电机掌握用的转子位 置传感器；第二类是EPS方向盘扭矩传感器；第三类是EPS 方向盘转角传感器。这三类都是EPS系统涉及功能安全的关 键元器件。功能安全对关键输入旗子暗记的基本哀求是要有冗余
备份。
(a)三相PMSM或BLDC电机掌握用的转子位置传感器 为实现三相PMSM或BLDC电机扭矩的精准掌握和减小
扭矩颠簸，主流技能是采取FOC磁场定向掌握方法。为实现 FOC掌握须要知道实时电机转子相对付定子的角度旗子暗记，即 转子位置旗子暗记。主流的转子位置传感器有两种：带霍尔的增 量编码器和旋转变压器。相较于Infineon的巨磁阻效应的两 类传感器TLE5309D和TLE5012BD，旋转变压器和带霍尔的 增量编码器价格贵很多。图7给出的方案是用户在这4种传感 器中任选两个作为一个组合用于功能安全的转子位置检测。 TLE5309D是Infineon应ISO26262的哀求专门为EPS系统 运用设计的Dual-sensor封装的角度传感器芯片。Dual-sensor 封装技能是将两个完备独立的传感器芯片集成在一个塑封封 装里，既实现了冗余又减小了体积。TLE5309D内部晶圆上 面集成了一个GMR(巨磁阻效应)传感器芯片，晶圆下面集 成了一个AMR(异向性磁阻效应)传感器芯片。每个芯片的输 出旗子暗记都是两路差分仿照旗子暗记。AMR和GMR芯片输出的角 度精度分别是0.1和0.6度。TLE5309D的特点是速率更快、精
度更高。
TLE5012BD角度传感器芯片也是Infineon应ISO26262的 哀求专门为EPS系统运用设计的Dual-sensor封装的角度传感 器芯片。不同的是在TLE5012BD内部晶圆高下分别集成了两 个完备一样，且完备独立的GMR芯片。输出形式也不同，有三线SPI、增量编码器协议、PWM协议、霍尔协议等几种
不同协议的组合。TLE5012BD的特点是输出协议方便、灵 活、通用化，并且是数字旗子暗记输出。
(b)EPS方向盘扭矩传感器
T L E 4 9 9 8 x 8 D 系 列 线 性 霍 尔 传 感 器 芯 片 是 In f i n eo n 应 ISO26262的哀求专门为EPS系统运用设计的Dual-sensor封装 的方向盘扭矩传感器芯片。TLE4998x芯片内部集成了数字 旗子暗记处理器，将仿照的扭矩旗子暗记转换为数字旗子暗记并以常用 的SENT(Single Edge Nibble Transmission)和PWM通讯协议输 出。由于内部集成了两个完备一样的TLE4998x芯片，如果 不须要更多的冗余备份的话，一片TLE4998x8D就能知足EPS 扭矩传感器的哀求。
(c)EPS方向盘转角传感器
TLE5012BD角度传感器芯片也能用于方向盘转角传感 器。如前所述，一片TLE5012BD就能知足EPS方向盘转角传 感器的需求。
5 结束语
随着电动助力转向EPS的逐渐遍及，EPS的安全哀求也 越来越高。本文从功能安全的视角先容了英飞凌的EPS电控 系统办理方案，由此可见，英飞凌不仅能供应具有功能安全 特点的一揽子芯片，同时还有能力供应EPS系统级的技能支 持。
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