史上最經(jīng)典電動(dòng)自行車控制器設(shè)計(jì)方案

　　電流采樣時(shí)間點(diǎn)很重要。因?yàn)槭褂肞WM脈沖驅(qū)動(dòng)，這種脈沖驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致的直接結(jié)果是放大后的電流信號(hào)與PWM脈沖頻率相同，相位上滯后一定時(shí)間的脈動(dòng)電流波形，這種波形如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波處理，將會(huì)類似于一個(gè)梯形，如果我們要獲得準(zhǔn)確的電流AD轉(zhuǎn)換值，最好的辦法就是在梯形波的上邊中間采樣電流信號(hào)，這樣所獲得的電流AD值才能較為準(zhǔn)確地反應(yīng)電流的實(shí)際大小。在SH79F081中AD轉(zhuǎn)換的采樣由ADCON中的GO/DONE啟動(dòng)，完成一次ADC轉(zhuǎn)換分為采樣和保持兩段時(shí)間，采樣時(shí)間內(nèi)，外部仿真輸入信號(hào)將ADC內(nèi)部采樣電容充滿，保持時(shí)間內(nèi)，IC內(nèi)部逐次比較得出A/D結(jié)果。在應(yīng)用中ADC采樣的時(shí)間一般為2μS，而轉(zhuǎn)換時(shí)間為12μS. AD采樣啟動(dòng)與PWM中斷同步，進(jìn)入PWM中斷處理城市后，先執(zhí)行一些PWM事件的處理，然后開(kāi)啟AD采樣，這樣采樣點(diǎn)剛好落在電流梯形波的上邊，即使由于PWM占空比很小時(shí)，開(kāi)啟時(shí)間小于一次ADC轉(zhuǎn)換時(shí)間也沒(méi)有影響，只要保證大于采樣時(shí)間即2μS即可，轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)即使外部輸入仿真量變化了也不會(huì)影響ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果。

　　這樣采樣出來(lái)的結(jié)果實(shí)際上是PWM有效期間(為高)時(shí)的電流，電流控制實(shí)際是控制平均電流。(FLT短路保護(hù)是控制瞬態(tài)電流)。因此需要乘上PWM占空比得到平均電流，因?yàn)槔碚撋?，PWM周期內(nèi)無(wú)效(低電平)期間主回路上是沒(méi)有電流的。

　　根據(jù)電流采樣的結(jié)果來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整PWM的占空比，實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)，理論上電流閉環(huán)的時(shí)間常數(shù)可以做到一個(gè)PWM周期時(shí)間(60us左右)。

　　4.4.同步整流

　　電機(jī)是電感性負(fù)載，采用PWM開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)，在功率管關(guān)斷期間由于電流不能突變，必須要有續(xù)流回路，功率MOSFET一般內(nèi)置有續(xù)流二極管，但是續(xù)流二極管壓降在1V左右，而電動(dòng)車工作電流可能達(dá)到20A，此時(shí)續(xù)流二極管消耗的功率會(huì)很大，很容易導(dǎo)致發(fā)熱燒毀。因此必須另外提供續(xù)流回路。

　　我們知道功率MOSFET，源級(jí)和漏級(jí)是可以互換的，因此可以將互補(bǔ)的橋臂驅(qū)動(dòng)開(kāi)啟建立續(xù)流回路，從而大大降低功耗。但需注意，上橋在關(guān)斷后，下橋不能立即開(kāi)啟來(lái)實(shí)現(xiàn)續(xù)流，而是需要插入一個(gè)死區(qū)時(shí)間以避免上下橋臂直通造成電源短路。79F081有6路pwm輸出，內(nèi)部集成上下橋死區(qū)控制，因此實(shí)現(xiàn)同步續(xù)流非常方便。

　　5.總結(jié)

　　采用上述方案做成的電動(dòng)車控制器，無(wú)需外加門電路，CPU執(zhí)行速度和ADC轉(zhuǎn)換速度都足夠滿足電流閉環(huán)速度要求，PWM六路輸出直接控制3相全控橋的6個(gè)晶體管。集成死區(qū)控制功能，因此很適合用在電動(dòng)自行車控制器上，此方案實(shí)際測(cè)試效果不錯(cuò)，目前已經(jīng)量產(chǎn)。

　　圖3 方案原理圖