如何設計汽車點火控制

圖2：PSoC型無感馬達控制

　　在圖中，來自三個相位的反電動勢信號終止后，DC總線擴大并鏈接到微控制器。MCU利用MUX將終止的輸入信號切換到比較器，然后和DC總線電壓進行比較。串接的數(shù)字邏輯濾波器處理PWM信號，以取得真正的零點交叉信號。微控制器據(jù)此來決定通訊動作。

　　最佳的電流控制運用在PWM輸出控制上，用來調(diào)整馬達電流。內(nèi)回路以比較器為基礎;反饋總線電流會和12位DAC提供的參考電流值做比較。改變DAC輸出，即可修改輸出電流值。

　　有感 (HALL 效應) 馬達控制

　　有感型無電刷馬達控制采用霍爾傳感器輸入，以偵測轉(zhuǎn)子位置并控制馬達的轉(zhuǎn)動。并且把霍爾傳感器的輸入提供給微控制器，屬于封閉回路系統(tǒng)。

　　設計挑戰(zhàn)

　　高性能整合式微控制器內(nèi)較高MIPS 的CPU核、快速ADC(>= 500Ksps @ 10-bit)、內(nèi)部閃存、SRAM內(nèi)存、內(nèi)部EEPROM、以及集成的模擬與數(shù)字外圍組件，用來執(zhí)行比如高性能模擬量測、CAN接口操作、驅(qū)動三相馬達控制、LCD驅(qū)動、低功耗操作、RTC、以及連接各種外部通訊協(xié)議。

　　要驅(qū)動三相車用馬達，須用到具備低導通電阻與低柵電容的功率MOSFET。 對于電路板設計人員而言，面臨的挑戰(zhàn)是設計內(nèi)含大功率MOSFET驅(qū)動電路的電路板，以及處理從電池輸入的板上高電流。

　　由于這種系統(tǒng)涉及到電子機械組件，因此對于系統(tǒng)設計人員而言，面臨的挑戰(zhàn)是針對電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的點火控制，設計微型化、低成本的電機解決方案。

　　通過 EMI/EMC標準驗證這種電機設計也是系統(tǒng)設計人員的一個設計挑戰(zhàn)。

　　汽車應用需要失效偵測與恢復機制。對于車用電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的點火控制而言，其供電設計須具備電池保護、過流、過熱以及應對發(fā)動失敗狀況等功能。

　　理想的作法是選用含有OTP功能的微控制器，以防止固件被競爭對手或黑客進行逆向工程。

　　系統(tǒng)限制

　　PSoC 微控制器還支持CapSense技術(shù)，使用CapSense技術(shù)取代機械式按鈕可以減少因機械式按鈕導致的故障，提供更高的產(chǎn)品可靠性。

　　在前面板上實現(xiàn)觸摸屏來取代LCD屏與鍵盤，能在汽車環(huán)境中提供更好的用戶接口與靈活性。

　　讓汽車能通過UART或USB等接口控制iPod/iPhone設備，在車內(nèi)為這些設備充電。

　　而最大的限制是，因為故障分析與返回數(shù)據(jù)，面板上內(nèi)部與外部接口數(shù)量增加，入侵者有更多的途徑來攻擊系統(tǒng)。這是這種嵌入式系統(tǒng)的最大局限性

　　車用電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的點火控制，目前大都采用微控制器加ASIC解決方案。PSoC則是微控制器與ASIC的結(jié)合。使用PSoC的點火控制組件能幫助汽車產(chǎn)業(yè)降低整個產(chǎn)品成本(通過減少物料清單成本)與項目開發(fā)成本(在PSoC Creator進行設計)。