英飛凌基于ARM內核的汽車級電機控制集成芯片

　　摘要：本文介紹了常見的幾種在汽車車身上的電機應用，包括直流有刷電機控制，有霍爾/無霍爾直流無刷電機控制和永磁同步電機控制，不論是哪一種電機控制方案，英飛凌公司推出的基于ARM內核的Embedded Power IC都是最理想的選擇。

　　引言

　　隨著電機在汽車上的廣泛應用，如何降低能耗，減少噪音，成了工程師們面臨的新難題，傳統的電動油泵、電動水泵和散熱風扇由繼電器控制直流電機的開通或者關斷，不能進行調速，在怠速狀況時電機仍然高速運轉，如果采用脈寬調制控制的直流電機或者三相電機，則可以在不同的工況下選擇不同的速度，既可以低速時降低能耗，又可以滿負荷時高速高效運轉。

　　不光是為了提高能效，采用脈寬調制控制的電機同時也可以提高乘客的舒適感受，防夾車窗，雨刮，天窗，電動座椅以及自動空調等都將會使用到兩相直流有刷電機或者三相直流無刷電機，控制系統是其中的關鍵，決定了系統的穩定性。

　　設計一個三相無刷直流電機控制器，需要選擇多少種不同類型的芯片?

　　傳統答案應該是4到5種：首先是微控制器，決定了系統的處理能力;其次是電源芯片，用來給微控制器或者其它的邏輯模擬電路供電;三相預驅動芯片和MOSFET(Metal-Oxide -Semiconductor Field Effect Transistor)組成驅動電路;最后，還需要一個廉價可靠的總線收發器，比如LIN總線收發器，用來和其它控制器通信。

　　使用英飛凌的汽車級電機控制集成芯片Embedded Power IC系列則簡單的多，直接供電電池電壓12V，就可以脈寬調制控制6顆MOSFET，驅動一個三相電機平穩高效運行。

　　1 芯片介紹

　　Embedded Power IC的新一代器件將首先推出兩種系列：TLE986X系列控制兩相直流有刷電機，TLE987X系列控制三相直流無刷電機，兩者的不同在于驅動MOSFET的數量。

　　以TLE987X系列為例，集成芯片的詳細系統框圖如下：

　　這些模塊包括：

　　● ARM^® CORTEX™ M3內核的32位微控制器
　　● 豐富的定時器資源，可以進行輸入捕捉或者輸出比較
　　● 10位ADC(Analog to Digital Converter)模塊，包括對外部模擬電壓信號的采集和對內部電壓信號的監控
　　● 兩個高速同步串行接口SSC(Synchronous Serial Interface)和兩個全雙工異步收發模塊UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)
　　● 專門用于三相電機控制的CCU6模塊，可以輸出六路同步調制的脈寬調制信號
　　● 兩相電機或者三相預驅動，最高可以在25kHz頻率下驅動100nC門級電容的MOSFET，可以設置上升下降斜率時間，提高電磁兼容能力，集成一個反極性電壓保護N-MOSFET驅動接口
　　● LIN總線收發器，支持最新LIN2.2協議并向下兼容
　　● 電流采樣差分放大器，連接到低端采樣電阻的兩端，將電機電流信號轉換成電壓信號，可選的0~100增益放大，可以檢測偏移地電壓
　　● 給內部供電的線性電源模塊和一個給外部傳感器5V供電的線性電源模塊
　　● 內部振蕩器，可以節省外部晶振的成本
　　● 兩個獨立的可編程看門狗
　　● 帶中斷觸發功能的保護策略，包括過流保護，過溫保護，過壓欠壓監測和開路監測