【经验】基于MLX81150电机控制芯片的燃油泵控制器设计，自带LIN总线通讯接口，可广泛应用于车载电机控制领域

时间： 2019-12-12 来源：世强

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除了纯电动驱动的汽车，目前绝大部分的汽车动力系统都是依赖燃油来驱动，燃油泵的作用就是将油箱中的燃油输送到发动机喷油系统，笔者之前作为供应商参加过某款燃油泵控制系统的设计，使用的电机控制芯片为MLX81150，笔者从器件优势、电路设计两方面说明设计方案。

燃油泵主要由电机控制器、电机、LIN总线通讯系统构成，因此，选择一款带LIN通信功能的控制器可以达到事半功倍的效果。MELEXIS推出的MLX81150可满足设计需求，该芯片具有8个I/O端口并且自带LIN总线通讯接口，可简化电路设计，提高系统的集成度和稳定性。笔者选择这款器件，原因如下：

• 温度范围为-40℃~150℃，满足本产品需求的温度范围。

• 正常工作电压范围5.5V—18V，可满足本产品应用于乘用车的12V工作电压的需求，芯片工作电压低至3.9V。

• 休眠时的工作电流仅30uA，可满足低功耗要求。

• 带有LIN总线接口，可简化电路设计，省去了额外的LIN总线通信电路，减少成本。

• 带有两个继电驱动器和四个功率FET栅极驱动器，可以通过PWM实现电机调速。

• 内部EEPROM用来存储相关参数。

• 价格合理。

下图1是作者在燃油泵控制系统中使用MLX81150应用的电路图

图1：MLX81150应用的电路图

电机驱动系统及控制策略

在该应用系统中，笔者使用直流电机来控制燃油泵REL1，REL2，PWM1，PWM2分别接入四个N沟道MOS管组成H桥式电路。VS接12V的VCC电源，RTG、VDDA、VDDD接入滤波电容后接GND，GND0、GNDA和GNDL接入GND。REL1、REL2、PWM1和PWM2分别链接R4、R1、R5、R6电阻后接入电机控制电路，在调速过程中笔者根据芯片手册定义了电机正反转的控制逻辑，当REL2输出高电平、PWM2输出低电平时电机正转；当REL1输出高电平、PWM1输出低电平时电机反转。在电机调速的设计中，需要注意的一个关键问题是低温下电机的启动设计。由于部分车辆会工作在零下20多度的天气环境下，因此需要较大的启动力矩泵油来保证汽车的稳定运行。笔者在设计中建议占空比设计为40%，此占空比需要根据电机的负荷特性进行再调试，例如笔者使用的电机峰值转速约为1500r/min，在冷启动时转速约为600r/min。

下图是笔者基于该控制方法进行PWM占空比的调试设计图：

图2：PWM占空比的调试设计图

双路PWM均输出稳定的方波，系统具有较高的稳定性。

图3是笔者设计的燃油泵总成的实物图片

图3 燃油泵总成实物图

总结

MLX81150是Melexis推出的一款性能优良的电机控制芯片，其自带LIN总线通讯接口，可广泛应用于车载电机控制领域。

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