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根据Atmel半导体计划的轿车雨刷体系的完成

在目前已有的前端双雨刷系统中,左右雨刷器之间的同步用机械连接实现(图1)。这很有必要,因为挡风玻璃受污垢、风及雨刷器的状况不同的影响,使左右雨刷器的状态不同。多年来,汽车业一直在寻找一种能

  在现在已有的前端双雨刷体系中,左右雨刷器之间的同步用机械衔接完成(图1)。这很有必要,因为挡风玻璃受尘垢、风及雨刷器的情况不同的影响,使左右雨刷器的状况不同。

  多年来,轿车业一直在寻觅一种能下降噪声和机械衔接空间要求的智能计划。

  一种计划便是用电子处理计划代替机械衔接(图2)。在这种架构中,每个雨刷器都由一直流电机驱动。直流电机由可直接装置在电机组件内部的微操控器和驱动IC来操控。用一接口处理左右雨刷器的同步问题,这样,两刷器之间就没必要运用传统雨刷体系那种机械衔接,其噪声大大减小,一同也节省了空间。

  因为本钱原因,雨刷体系运用直流电机。一种支撑PWM和4个功率MOSFET操控方向驱动的全H桥栅极驱动器能操控这类电机。这种运用的IC有必要选用高电压工艺规划,有必要适合在严苛的环境中运用。别的,如挡风玻璃雨刷体系这样的高容量直流电机运用应该选用优化的通讯接口。

  

 

  因为雨刷电子产品一般离轿车无线电设备很近,所以,有必要操控EMC发射,轿车无线电的电子中止会使轿车驾驭员难以忍受。能够用差分串行通讯接口(SCI)收发器来削减这类辐射,改进EMC功用。SCI收发器是一种差分器材,关于仅有一个雨刷器的体系,它能以单端形式作业。这种栅极驱动器具有的SCI功用使其与LIN设备很相似。不过,与规范LIN接口比较,数据传输率更快,高达100 k波特。

  

 

  每个雨刷器模块(图3)都由一个微操控器、一个高度集成的栅极驱动器和直流电机组成。由多个霍尔传感器丈量两个雨刷器的方位。驱动器经过雨刷器开关把指令送至微操控器。电子设备接近雨刷器电机装置,对空间要求不是很大。

  

 

  ECU耗费电流要低这一要求的重要性不断添加。为能够确保待用IC的静态电流低,要选用专用唤醒和休眠形式。雨刷器运用的典型功用区分见图4示,由微操控器、微操控器供电稳压器以及其他如霍尔传感器的分立元件组成。为安全起见,例如在雨中驾驭时,雨刷器损坏或许就很风险,这就要求体系有一看门狗。

  

 

  为进一步避免体系呈现毛病,要求轿车IC具有许多功用,如过热封闭、过压和欠压维护、以及防短路全维护,要满意严厉的轿车判定要求(防传导搅扰,EMC和ESD维护)。为处理这些问题,满意以上要求,Atmel公司开发了ATA6026这一高度集成的栅极驱动器IC。该栅极驱动器IC包括一个5V/100mA稳压器加一个看门狗,对要求PCB面积较小的较小型规划,这就削减了外部元件数,这在机电计划中很要害。该IC进行运动操控,因而这一功用不需要在微操控器中添加任何存储器。看门狗履行窗口看门狗的功用,在窗口翻开期间,由微操控器经过WD引脚从低电平向高电平转化时触发。假如看门狗检测到窗口过错,即在窗口翻开时未触发或许在窗口封闭时过错触发,将会发生复位脉冲。

  图5中的框图给出了要完成的功用和典型运用的原理图。微操控器经过供给一PWM速度信号和一方向信号来操控IC的驱动功用。因为该芯片有必要驱动外部H桥的栅极,所以包括有两个推挽式驱动器,用来操控两个用作高端驱动器的外部功率NMOS FET,别的还有两个推挽式驱动器,用来操控两个用作低端驱动器的外部功率NMOS FET。驱动器可与规范或逻辑电平功率NMOS FET一同运用。高端操控驱动器运用外部自举电容器给栅极供给超越电池电压8V~14V的电压。也能够逆向操控电机。选用电荷泵给高端驱动器的栅极供电,这样在两个方向上都或许到达100%的占空比。为避免H桥呈现高峰值电流,选用非堆叠相位完成外部功率NMOS晶体管的切换。穿插导通时刻由外部RC组合决议。

  

 

  内部和外部电压源选用低功率和低压降片上稳压器。一个用作功率元件的外部晶体管有助于降低功耗。在待用期间,器材的休眠形式能确保静态电流很低,一般为35微安。关于6V~9V的电池电压,稳压输出为5V ± 10%;电池电压超越9V时,稳压输出为5V ± 3%。为避免外部NPN管和IC的损坏,用一感测电阻检测稳压器输出电流。假如呈现过电流,稳压器就将电流约束到指定的水平。也便是说,假如稳压器特性变为稳流器特性,则输出电压将击穿。即便呈现永久的导通状况(100% PWM,自举功用不存在了),全集成充电泵仍能给高端驱动器的外部功率MOSFET的栅极供电。别的,用作反向电池维护的外部功率NMOS的栅极可由充电泵输出供电。

  前面现已说到,ECU运用要具有休眠功用以满意低电流耗费的要求。在ATA6026的休眠形式下,能够运用引脚EN或数据唤醒IC。只要几个模块处于换醒状况(带隙、带有100 nF外部隔直电容的内部5V稳压器、检测EN引脚阈值的输入结构和SCI接纳部分的唤醒模块)。上电缺省态为激活形式。为了在两个形式间改变,选用3个过程。除激活/不激活EN引脚外,还有经过运用SCI收发器完成的第二种唤醒办法。在休眠形式下,SCI收发器部分激活并在单端形式下作业。假如用SCI去激活,则EN引脚能坚持低电平,而不搅扰激活形式。

  因为稳压器、运动操控、看门狗和通讯接口都集成在选用小型QFN封装的单芯片上,因而可下降体系总本钱,一同对简直一切品种的电机驱动运用,无需适配,输出级仍具有即插即用的灵活性。IC包括有运动操控部分,仅仅PWM速度信号和方向信息有必要由微操控器供给。有两个确诊引脚,使毛病安全功用成为或许。

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