采用PIC16F877的汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

　　該款機型是美國Microchip公司生產(chǎn)的8位RISC結(jié)構(gòu)的單片機，具有高速數(shù)據(jù)處理的特性(執(zhí)行速度可達120ns)，PIC16F877內(nèi)部自帶看門狗定時器、具有256Bytes的EEPROM、8k空間的FLASH存儲器、8路10位AD轉(zhuǎn)換功能、2個脈寬調(diào)制CCP模塊、在線燒錄調(diào)試(ISP)功能，寬電壓工作，可靠性高。PIC16F877有8級深度的硬件堆棧，RAM區(qū)的每個Byte位都可以尋址，有4條專用的位操作指令和2條移位指令。

　　3.3 直流電動機的選擇

　　無刷直流電機在控制特性、效率、轉(zhuǎn)矩脈沖、制造成本等方面，具有明顯的優(yōu)勢。本項目采用永磁式無刷直流電機做為驅(qū)動源。

　　3.4 扭矩、轉(zhuǎn)角傳感器的選擇

　　本文采用意大利BI公司的扭矩、位置復(fù)合傳感器，該傳感器除了提供扭矩信號外，還提供方向盤位置信號，為回正和阻尼邏輯的開發(fā)提供了便利。

　　3.5 電動機驅(qū)動控制電路的設(shè)計

　　電動機驅(qū)動控制電路必須能夠高精度、快速地調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩，從而滿足EPS系統(tǒng)實時性和可靠性的要求。本項目中后向通道的核心控制采用脈寬調(diào)制(PWM)控制H橋電路。直流電機PWM控制方式有多種，根據(jù)電機工作的實際需要和系統(tǒng)的整體要求，本項目采用受限單極可逆PWM控制模式，主要優(yōu)點在于可以避免開關(guān)管同臂導(dǎo)通，運行可靠性高、不需附加延時電路、開關(guān)頻率相對較高，特別適用于大功率、大轉(zhuǎn)動慣量、可靠性要求較高的直流電機控制的場合。

　　3.5.1 電機驅(qū)動電路

　　電動機的驅(qū)動電路主要包括FET橋式電路、FET基極驅(qū)動電路、電機驅(qū)動線路上的電流傳感器和繼電器構(gòu)成。

　　FET橋式電路主要由四個大功率MOSFET功率管組成，要求功率管具有良好的開關(guān)特性、能承受較大的驅(qū)動電流、且具有較長的使用壽命，根據(jù)電機的功率參數(shù)及功率管的極限參數(shù)和電特性，我們采用四個相同的N溝道IRFP250功率管來構(gòu)成H橋電路。

　　FET 基極驅(qū)動電路選用MOSFET專用柵極集成電路IR2109作為核心模塊，該芯片是一種單通道、柵極驅(qū)動、高壓高速功率器件，采用高度集成的電平轉(zhuǎn)換技術(shù)，大大簡化了邏輯電路對功率器件的控制要求，上管采用外部自舉電容上電，使驅(qū)動電源數(shù)目大大減少，控制了電路板的體積，降低了成本，提高了系統(tǒng)可靠性 [4]。

　　驅(qū)動電路如圖3-2所示，兩個IR2109的IN端為驅(qū)動H橋同臂上下兩個功率管的信號脈沖輸入端，分別通過具有高速性能的6N137光電耦合器接至PIC16F877單片機的兩個PWM脈沖輸出端口;兩個SD端分別與單片機的一個I/O口相連，控制電機停車操作;每個芯片的HO和LO端分別與同橋臂的功率管相連，控制電機轉(zhuǎn)速;VB端通過自舉二極管UF1005與+12V 電源相連，為了阻斷特殊電路中所承受的全部電壓，此處選用具有超快恢復(fù)特性的二極管UF1005。

　　圖3-2 電機驅(qū)動電路