EPS電動助力轉向系統的軟硬件設計

　　行車信號的調理

　　由于車速CS、發動機轉速FDJ、點火KEY這些信號幅度達到24V，也是需要調理后才能跟3.3V系統兼容，采用光電隔離是比較好的措施，參照圖4所示：車載信號通過接插件把24V左右的行車信號引入VI1的光電隔離前端，隔離輸出變為3.3V低壓信號，以實現強弱電隔離輸出。

　　H橋驅動電路、PWM調速原理、保護電路及電流反饋電路

　　H橋電機驅動電路與PWM調速原理

　　我們采用了Infineon公司的智能功率開關管BTS550P和MOS管IPB80N08S2L構建了H橋電路，BTS550P具有過載保護、過流限制、短路保護、超溫保護、超壓保護、負載電流反饋等，可以利用其負載反饋功能代替傳統電路中的電流傳感器。圖5由V1、V2、V3、V4構成的H橋的簡化框圖。高端智能功率開關管BTS550P不需要增加倍壓驅動電路，只要在2腳和地之間加上電壓控制信號即可。

　　PWM調速原理：如果把DIR換向信號施加到高端管V1，把調速信號PWM施加到V4上，就會得到電流A-B的電動機正向助力;如果DIR、PWM信號施加到V2和V3上，則得到電流C-D的反向助力。根據BTS550P的驅動要求，上管的控制信號不需要倍壓器件產生，接地或者接24V。BTS550P用于選擇正向還是反向控制，PWM信號控制低端MOS管IPB80N08S2L電流大小，從而實現電機M的PWM調速。

　　電流反饋電路：BTS550P的第4腳為電流反饋端，接一個電阻就可以把電流信號轉換成電壓信號，供后面的比較器和AD轉換使用。

　　采用智能功率開關BTS550P和MOS管IPB80N08S2L搭建的H橋電機驅動電路與傳統的H橋電路相比就具有如下特點：

　　第一，高邊管控制簡單，控制電平信號不需要倍壓器件專門產生，由普通的邏輯器件加晶體管就可實現。第二，簡化H橋的電流測量，負載電流的反饋信號可直接輸入到單片機作為控制參數。第三，智能功率開關BTS550P本身具有過載保護機制，可簡化電路過載保護設計。整個H橋設計在一塊鋁基板的PCB板上，功率器件的熱量通過鋁基板傳導到散熱器上，實現完美的散熱工藝。

　　MOS管驅動電路

　　圖6采用V1、R1-R4、C1組成的電子開關電路，用于驅動H橋高邊管的BTS550P的控制極，實現弱電控制強電的目的。當H橋高邊管控制信號輸出高電平時，V1導通，BTS550P的控制極第2腳變低，反之變高，以實現高邊管開關。PWM信號通過V3控制H橋的低邊管V4，此為H橋的單邊橋的控制原理，另一邊相同。