一种汽车直流无刷电子扇驱动电路的设计.PDF

ELECTRONICS WORLD 探 索与观察 ・ 一种汽车直流无刷电子扇驱动电路的设计 浙江毅力汽车空调有限公司 叶 雨 付忠亮 黄忠毅 季菲菲 吴 庆 【摘要】 介绍一种汽车直流无刷电子扇驱动电路的设计。飞思卡尔的Kinetis EA系列MCU具有丰富的文档、硬件和软件 工具，尤其它特有的汽车数学和电机控制库集可大大加速产品的开发，降低设计成本。本设计采用Kinetis KEA128实现 了3相无霍BLDC电机控制，实现了汽车冷却系统电子扇驱动模块的开发，并形成批量产品投放市场，获得较好的经济 效益。该产品具有效率高、节能的优点，符合国家提倡节能减排和使用新能源的倡议。 【关键词】 直流无刷；电子扇；Kinetis 电机控制解决方案，采用PWM调速方式，使用Kinetis 引言 KEA128作为主控芯片，MC33937A做预驱动器，控制MOS管 构建的3路半桥电路驱动一个三相无霍BLDC电机，电机运 汽车在高速行驶的过程中，发动机的温度会变的很 行以“两相导通三相六状态”方式运行，系统整体方案 高，因此发动机就需要得到冷却降温，发动机电子冷却系 见图1。运用KEA128内部丰富的外设，结合飞思卡尔提供 统通过电子扇降温的原理，降低发动机的温度，保证发动 的汽车数学和电机控制库集，使用反电动势零交叉点检 [1] 机的正常运行，避免出现故障 。目前市场上的汽车电子扇 测结合闭环速度控制和动态电机电流限制方法实现了电 按电机类型划分主要有直流有刷电子扇和直流无刷电子扇 子扇的无级调速控制。同时结合汽车电子扇的实际工作 （BLDC）两种。市场上低端的汽车其电子扇一般采用陶瓷电 需要，设计了调速控制信号检测电路、工作电源电压欠 阻分档调速，中高端汽车的电子扇则采用电子调速模块进行 压/过压保护电路、过流保护电路、过热保护电路等。 线性调速，相对陶瓷电阻模块，具有效率高、调速好、节能 1.1 MCU的选择 等优点。电子调速模块根据配套的风机，又可分为直流有刷 KEA128是飞思卡尔必威体育精装版推出的Kinetis EA系列基于ARM® 调速模块和直流无刷调速模块。这里介绍一种3相无霍BLDC Cortex®-M0+的MCU，主要面向汽车应用。它覆盖-40至125°C 电子扇的调速模块驱动电路的设计方法。目前市面上的电子 温度范围的汽车级质量认证。电压工作范围2.7V～5.5V；最高 扇主要为有霍形式，在风机内加装霍尔感应装置，确定转子 128KB的Flash,64KB的RAM；内部ICS或外部参考时钟经FLL倍频 位置，根据所得位置信息对电极进行换相。无霍则是通过检 后，可最高工作于48M系统时钟。一个6通道的FlexTimerPWM以 测风机输出相位中的反电动势来计算转子的位置。 及高达16通道的12位ADC正好满足了3相无传感器BLDC电机 [2] 的驱动系统设计要求 。 1.2 桥式驱动电路设计 电机驱动电路采用桥式驱动，6路PWM控制由3个高 边MOSFET和3个低边MOSFET构成的3路半桥。简化