EPS電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)

　　行車信號(hào)的調(diào)理

　　由于車速CS、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速FDJ、點(diǎn)火KEY這些信號(hào)幅度達(dá)到24V，也是需要調(diào)理后才能跟3.3V系統(tǒng)兼容，采用光電隔離是比較好的措施，參照?qǐng)D4所示：車載信號(hào)通過接插件把24V左右的行車信號(hào)引入VI1的光電隔離前端，隔離輸出變?yōu)?.3V低壓信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電隔離輸出。

　　H橋驅(qū)動(dòng)電路、PWM調(diào)速原理、保護(hù)電路及電流反饋電路

　　H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與PWM調(diào)速原理

　　我們采用了Infineon公司的智能功率開關(guān)管BTS550P和MOS管IPB80N08S2L構(gòu)建了H橋電路，BTS550P具有過載保護(hù)、過流限制、短路保護(hù)、超溫保護(hù)、超壓保護(hù)、負(fù)載電流反饋等，可以利用其負(fù)載反饋功能代替?zhèn)鹘y(tǒng)電路中的電流傳感器。圖5由V1、V2、V3、V4構(gòu)成的H橋的簡(jiǎn)化框圖。高端智能功率開關(guān)管BTS550P不需要增加倍壓驅(qū)動(dòng)電路，只要在2腳和地之間加上電壓控制信號(hào)即可。

　　PWM調(diào)速原理：如果把DIR換向信號(hào)施加到高端管V1，把調(diào)速信號(hào)PWM施加到V4上，就會(huì)得到電流A-B的電動(dòng)機(jī)正向助力;如果DIR、PWM信號(hào)施加到V2和V3上，則得到電流C-D的反向助力。根據(jù)BTS550P的驅(qū)動(dòng)要求，上管的控制信號(hào)不需要倍壓器件產(chǎn)生，接地或者接24V。BTS550P用于選擇正向還是反向控制，PWM信號(hào)控制低端MOS管IPB80N08S2L電流大小，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)M的PWM調(diào)速。

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

　　采用智能功率開關(guān)BTS550P和MOS管IPB80N08S2L搭建的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與傳統(tǒng)的H橋電路相比就具有如下特點(diǎn)：

　　第一，高邊管控制簡(jiǎn)單，控制電平信號(hào)不需要倍壓器件專門產(chǎn)生，由普通的邏輯器件加晶體管就可實(shí)現(xiàn)。第二，簡(jiǎn)化H橋的電流測(cè)量，負(fù)載電流的反饋信號(hào)可直接輸入到單片機(jī)作為控制參數(shù)。第三，智能功率開關(guān)BTS550P本身具有過載保護(hù)機(jī)制，可簡(jiǎn)化電路過載保護(hù)設(shè)計(jì)。整個(gè)H橋設(shè)計(jì)在一塊鋁基板的PCB板上，功率器件的熱量通過鋁基板傳導(dǎo)到散熱器上，實(shí)現(xiàn)完美的散熱工藝。

　　MOS管驅(qū)動(dòng)電路

　　圖6采用V1、R1-R4、C1組成的電子開關(guān)電路，用于驅(qū)動(dòng)H橋高邊管的BTS550P的控制極，實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電的目的。當(dāng)H橋高邊管控制信號(hào)輸出高電平時(shí)，V1導(dǎo)通，BTS550P的控制極第2腳變低，反之變高，以實(shí)現(xiàn)高邊管開關(guān)。PWM信號(hào)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。