【成功案例】采用PWM驱动芯片ISL78225的汽车电动悬架PWM控制器的设计

2018-06-19 世强
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笔者近期使用Intersi(RENESAS收购)ISL78225设计了汽车电动悬架的PWM控制模块,如图1所示。


图1 PWM控制器实物图


这个PWM控制器使用了RENSAS公司的PWM驱动芯片ISL78225,这款PWM驱动芯片在PWM控制器的设计中具有如下优势:


•具有可调斜率补偿的峰值电流模式PWM控制,可实现较为精确的PWM开关控制。

•具有精密电阻,可实现精准电流检测,精确检测电流数值以对电机进行换向处理。

•可调整相位下降的跳跃脉冲,实现轻载时的高效率。

•具有过温/过压保护,可以有效保护电路,防止过流和过载烧毁器件。

•10x10 EP-TQFP封装(符合RoHS)。

•符合AEC-Q100汽车级标准和TS16949汽车标准。

 

硬件设计图如图2所示,笔者先为各位读者介绍硬件设计,包括PWM设计和电源设计模块以及PCB设计的一些心得。


 

图2 ISL78225主控设计图

PWM设计:

从FS接入电阻可以设置PWM的开关频率,本设计中接入10K的电阻后接地,设置PWM频率为10KHZ。COMP接入RC电路设为PWM补偿网络,笔者选用10uf电容和1K电阻串联使用进行补偿回路设计,RC参数设计为0.001(因为频率为10K,补偿单位要精确到K级)。SLOPE引脚接内部斜率补偿电阻,笔者在内部斜率补偿上使用10K的电阻,该电阻的选择参照如下原则,因为输出频率为10KHz,线性补偿度为10的倍数,满足10的倍数的斜率补偿都可以保证器件输出10KHz。PWM_INV引脚决定了PWM输出信号的极性,笔者在设计时将此引脚拉低至GND,强制其正常工作,将此引脚拉至VCC将反转PWM信号。PWM-TRI也拉低至GND,强制PWM输出为传统的两级逻辑。PWM1-PWM4是PWM的输出引脚,接入悬架系统的4个驱动IGBT对悬架进行前后左右四个方向的调控。


PLL_COMP引脚和GND之间的二阶无源环路滤波器可补偿PLL反馈环路(RC参数分别设置为10kΩ和0.1uF)。PWM_INV引脚决定了PWM输出信号的极性,将此引脚拉低至GND将强制正常工作,将此引脚拉至VCC将反转PWM信号,笔者将该引脚直接拉低至GND。PWM-TRI也拉低至GND,强制PWM输出为传统的两级逻辑。SS接入电容器设置软启动斜率,确定软启动时间,本设计中使用10uf电容,软启动的时间约为10ms,选择10ms的软起动时间可以保证系统重启时能够在短时间内快速工作。


电源模块

VIN是芯片的供电引脚,笔者直接使用12V的汽车电源供电,笔者直接连接到内部线性稳压器,产生操作芯片所需的5V电源。VCC与GND之间应连接一个最小4.7μF的去耦陶瓷电容,可以保证系统输入稳定。MODE引脚是模式选择引脚,笔者将MODE引脚连接到GND,初始化为相位丢失模式(PDM)。 在PDM中,MODE引脚产生一个5μA的固定参考电流,笔者设置电阻为10KΩ,可以设置相位下降阈值为20%。


笔者在设计PCB的过程中,由于器件整体尺寸大,设计难度较大,为读者分享几点布线及布局心得。


1.模拟区(ADC,MOS等器件)隔离地走线环绕模拟信号布线区域布在PCB板两面,线宽50-100mil最好。数字区(例如MCU,ISL78225芯片)隔离地走线环绕数字信号布线区域布在PCB板两面,线宽50-100mil,其中一面PCB板边应布200mil宽度。


2.模拟信号走线线宽最好在12-15mil之间,因为在此范围内可以有效避免彼此互扰。例如RC振荡电路中RC的布线间距笔者设计为15mil。


3.电源入口端和最远端的滤波电容要尽可能地靠近VCC,以防电源尖峰脉冲引发的噪声干扰。地线线宽为50mil,满足过大电流的设计。在ISL78225的电源和地间放置的的4.7uF滤波电容,连接走线尽量短以减小EMI。


总结

ISL78225是一款性能优异的PWM驱动芯片,芯片的PWM开关精度较高,可检测精准电流稳定换向,具有过温/过压保护,可以有效保护电路,防止过流和过载烧毁器件。笔者推荐读者及设计人员使用世强公司代理的ISL78225设计PWM控制系统。

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型号- 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选型指南  -  NISSHINBO  - 2023/4/27 PDF 中文 下载

拓尔微电子(TOLL)电源管理/马达驱动/电池管理/接口控制/信号处理/汽车应用芯片选型指南

描述- 拓尔微电子股份有限公司成立于2007年4月,是一家专注于高性能模拟及数模混合芯片研发、设计与销售的集成电路设计企业,致力于向个人消费电子、智能家居、网络通信、工业控制、汽车电子等下游领域提供高性能芯片及模组产品。历经十余年的研发积累与市场拓展,公司规模快速增长,先后在杭州、深圳、厦门、广州、无锡、成都和台湾等地建立分支机构及研发中心。

型号- TMI4056,TMIS23601,TMI7321,TMI7320,TMI4054,TMU003,TMI86881HAX,TMI7431Q,TMI85120S,TMI7206,TMI8423,TMI8421,TMI9743A,TMI8420,TMI6240,TMI6241,TMI86880HCX,TMI86880HDX,TMS8020XX,TMI31601,TMI4054H,TMI8549,TMI8548,TMI9404,TMI6013,TMI6011,TMI6262AL,TMI86881HCX,TMI5122D8,TMI6038D,TMI3255TF,TMI6038C,TMI6263CH,TMI9408,TMI9405,TMI82H05D-Q1,TMI8118S,TMI9410,IM5200,TMIS7701C,TMI86881HBX,TMI7431E,TMI4056D,TMI3255SF,TMI3244TF,TMI8140-Q1,TMI4056H,TMI8208,TMI9416,TMI4056E,TMI3113H2D,TMI36010,TMI6038,TMI6263AL,TMI4101AN,TMI6036,TMI7003,TMI6263AH,TMI8420Q,TMI33431E,TMI87301-Q1,TMI6030,TMI85303,TMS8010,TMI6036D,TMI6036A,TMIS7702,TMIS7701,TMI36021,TMI8720PD,TMI8100,TMI9431,TMI36020,TMI8340,TMI86881HDX,TMS8010N,TMI85303-Q1,TMI6263BH,TMIS1296,TMI8260SP,TMI3181A,STI8070C,STI8070D,STI8070A,TMIS23501,STI8070B,TMIS23502,STI8070G,TMI8113,TMI6056,STI8070E,TMI3252SH2,TMI36030,TMI3181D,STI8070F,TMI36031,TMI8110,TMI8230,TMI6050,TMI5130A,TMI3408D,TMI3408C,TMI3408F,TMIS1025,STI3453,TMI8118,TMI8123,TMI6240I,TMI7003C,TMI8122,TMI7003B,TMI9640A,TMI8120,TMI8722-Q1,TMI6240S,TMI3252SHF,TMI8116-Q1,TMI85121S,TMI6241A,TMI6241D,TMI86881MCX,TMI86880LDX,TMI97051,TMS8609D,TMS8609B,TMI3252TH,TMS8609F,TMS8609E,TMI6411-XXDA,TMI7608,STI3470,TMI3125,STI3472,TMI32520,TMI5302,TMI3253,TMI8180A,TMI3131,TMI3252,TMI3494,TMI6401,TMI3255,TMI2286,TMI9703E,TMI3493,TMI2282,TMI8180G,TMI3492,TMI3252TF,TMI2284Q,TMI86880LCX,IM2406A,TMI3252T,TMI86881MAX,TMI86880LBX,TMI86881MBX,STI3408B,TMI3252SH,TMI32530,TMI3252S,TMI3256,TMI8723N,TMI3259,TMI6402,TMI3258,TMI3278H,TMI2294,TMI86881LCX,TMI97151,TMI3253SHF,TMI8940D,IM2405A,TMI86620LXS,TMI86620LXT,TMI2286D,TMI36010S,TMI8837,TMI3253S,TMIS7722,TMI3267,TMI3253T,TMI9713A,TMI8722,TMI8721,TMI9713C,TMI4101DN,TMI9713E,TMI5330,TMS8007,TMI3273,TMS8008,TMI3388C,TMI3255B,TMI3388B,TMS8003,TMI3388A,TMI86881LBX,TMM8726-Q1,TMI86881MDX,TMI3352A,TMI86881LAX,TMIS1196,TMI3278,TMI3254S,TMI8723,TMI3286,TMI5102,TMI7303B,TMI4012DD,TMI6267AH,TMI7303A,TMI8876Q,TMI4012DC,TMI86820LXS,TMI7327B,TMI4012DF,TMI5101,TMI7327A,TMI4012DE,TMI3281,TMI7303D,TMI4012DB,TMI7303C,TMI4012DA,TMI3280,TMI9290A,TMI4011C,TMI4012DT,TMI4011B,TMI4012DS,TMI4011A,STI3452HFI,TMI7205B-Q1,TMI4012DP,TMI4012DR,STI3508C,TMI4012DQ,TMI4012DL,TMI4012DK,TMI4012DN,TMI4012DM,TMI4012DH,IM2403A,TMI4011E,TMI4012DJ,TMI4011D,TMI4012DI,TMI62033,TMI9713,TMI5111,IM2413N,TMI3171,TMI4021,IM2413P,TMI86881LDX,TMI4022C,TMI4010A,TMI4022B,TMI4022A,TMI2605S,TMI3254SF,IM6001,TMI36031R,TMI86820LXT,TMI4022D,TMI7325B,TMI8876,TMI85120,TMI85121,TMI7301,TMI4156,TMI5120,TMI9608,TMI8870,TMI3181,TMI2293Q,TMI3286B,TMI86880HBX,TMI3273T,TMI36030R,TMI3253TH,TMI8460SP,TMI9723,TMI7302A,TMI7326B,TMI7326A,TMI6220,TMI7302D,TMI3253TF,IM2423P,TMI2282L,TMI86880HAX,STI3452HF,TMI3253SH,TMI8262Q,IM2406,IM2404,IM2405,IM2403,STI3508CB,TMI3408,TMI31601F,TMI32120,TMI5700,STI3411A,TMI4056DH,TMI86630LXT,TMI86630LXS,TMI8512-Q1,TMI6809,TMI6411-XXDA-Q1,TMI6803,TMI3411,TMI3410,TMI3412,TMI4056EH,TMI7604R,TMIP3120,IM7002X,TMI8420-Q1,TMI3421,TMI6810,TMS8525,TMI9130I,TMI9130E,TMI9130F,TMI31602F,STI8036B,TMI31602H,TMI3113H2,STI3453FI,TMI2283QE,TMI86820HXT,TMI86820HXS,TMI3256B,TMI6411-XXTB-Q1,IM2605,TMI3341C,IM2603,IM2600,TMI8260DP,TMI9130C,TMI9130D,TMI86880MAX,TMI9130A,TMI9130B,TMI32560,TMI32561,TMI8D100,TMI8837S,TMI3255S,TMI8150B,TMI3255T,TMI3451,TMI3257I,TMI3112H,TMI3331,TMI2243,TMI3452,TMIP3130,TMI3273TF,TMI3112F,TMI3342B,TMIS1857,TMI86810S,TMI86810T,TMI3459,TMI3256S,TMI33421,TMI3455,TMI2245,TMI3244T,TMI3341,TMI3101,TMI3343,TMI3342,TMI86810D,TMI3113B,TMI3343B,TMI3331A,TMI3101C,TMI3113D,TMI3343C,TMI3101D,TMI3125F,TMI3343D,TMI8260FP,TMI86880LAX,TMI8122-Q1,TMI86880MCX,TMI33431,TMI2242D,TMI3108,TMI2242E,TMI8913,TMI3344,TMI8920,TMI3351,TMI6402T,TMI3112,TMS8601,TMI88225,TMI4151AN,TMI86880MDX,TMI86880MBX,TMI3359,TMI2243D,TMI3113,TMI8921,TMI8135,TMI6411-XXTA,TMI6411-XXTB,TMI8130,TMI6411-XXTD,TMI6411-XXTE,TMI6411-XXTF,TMI6056D,TMI39610,TMI6250I,TMI8264,TMI8263,TMI8262,TMI8261,TMI8140,STI9287C,STI9287B,TMI8038,TMI8037,TMI6283H,STI3452I,TMI8152,TMI8151,TMI8270,TMI8721-Q1,TMI4151DN,TMI6260C,TMI6260D,TMI6030D,TMI6030C,TMI6260A,TMS8203E,TMI8160,STI8036,TMI6261C,TMI6261B,TMS8201E,TMIS7702C,TMI8230S,TMI86600XT,TMI8720-Q1,TMI86600XS,TMI97153A,TMI97153B,TMI97153C,TMI3411P,TMI3411B,TMI3108K,TMI71301,TMI34595,IM2423,TMF82124-Q1,TMI7608S,TMI7608R,TMI4012SC,TMI4012SB,TMI4012SE,TMI4012SD,TMID23513,TMI4012SA,TMI5700A,TMI6050B,TMI32080,STI9287CA,STI3508,TMI8085,TMI6201A-XX,IM2415,TMI4012SF,TMI9290,STI9287,TMI5810,TMI2283QED

选型指南  -  拓尔微电子  - 2024/6/7 PDF 中文 下载

AD8810 7V, 1A DIRECT LOW VOLTAGE H-BRIDGE DRIVER BY PWM CONTROL

型号- AD8810M8R,AD8810,AD8810J8R,AD8810J8VR,AD8810M8VR

数据手册  -  AIT  - REV1.0  - JUL 2024 PDF 英文 下载

宝砾微(powlicon)电源管理芯片选型指南

描述- PowIicon Inc.(宝砾微电子有限公司)2015年创立于深圳,专注于为用户提供具有创新性、高性价比、高集成度的电源管理芯片。产品广泛应用在机顶盒、路由器、电视机、电子烟、电表、车载电子、电动交通工具、HUB、Type-C PD等领域。深度的系统和应用知识、强大的电源管理芯片设计及创新能力、以及受专利保护的定制工艺是宝砾微的核心竞争力。

型号- PL84051,LYF95101X,LYF8F30832,PL8316,PL8105X,PL9406,PL9405,LYF91133,PL3301X,PL5002,PL8312,LYF95101C,PL5601,LYF95101A,PL1201,PL59011,LYF91131A,PL9001,PL8310,LYF91131B,PL89032,PL8805X,PL5802B,LYF98103,PL1402,PL1401,PL3305,LYF8F2021,LYF9603X,LYF40011N65,LYF92122,LYF93011,PL6301,LM324H,LYF9602X,PL8323,LYF4401-XX,PL8403,PL83251,PL8322,LYF65GN04,PL8332G,LYF65GN02,LM4580,LYF9021,LYF1020N10,LYF9604X,PL8810X,LYF91750,LYF32F764,PL56001,LM321H,PL83222,PL5701,PL5700,PL5501,PL5500,PL6830,LM4558,PL89052,LYF78LXX,LYF92021,LYF98001,LYF8F2041,LYF91132,LYF91131,PL8205X,PL6200,PL30502,LM358H,PL8106

选型指南  -  宝砾微  - 2022 Q1 PDF 中文 下载

MicrOne 控制器选型表

MicrOne 提供以下PWM控制器/高性能电流模式控制器/电流模式准谐振控制器/固定频率电流模式控制器/原边反馈恒流恒压控制器/单通道恒流驱动LED控制芯片/次级同步整流控制器/ACDC同步控制整流器/高性能电流模式控制器的参数选:控制模式:PWM/QR,PFM/QR,PWM,Internal,最大功率(W):4W to 100W,PF:0.5/0.9。

产品型号
品类
封装
待机功率(MW)
控制模式
最大功率(W)
工作频率(KHz)
ME8200M6G-N
PWM控制器
SOT23-6
≤100MW
PWM
60W
55-75KHz

选型表  -  MicrOne 立即选型

【电机】一体式驱动器外转子无刷电机iBLD45W及iBLD60W系列,采用新型的PWM控制技术,具有转度高、振动小、噪声低等优点

FULLING MOTOR富兴机电自主研发高性价比一体式驱动器外转子无刷电机。目前市场上最畅销的分别为iBLD45W及iBLD60W两个系列。该电机采用32位专用电机控制芯片,集成度高、体积小、拥有完善的保护措施。同时,该电机采用新型的PWM控制技术,使无刷电机运行具有转度高、振动小、噪声低、平稳性好等优点。

产品    发布时间 : 2024-08-20

九芯电子NVH系列语音芯片以PWM(脉宽调制)或DAC(数字模拟转换器)模式,为语音处理领域带来变化

NVH系列语音芯片内置4位微控制器,可播放4声道或4声道旋律通道ADPCM与PWM直接驱动电路。NVH系列语音芯片为OTP(一次性可编程)类型存储器。

技术探讨    发布时间 : 2024-07-30

科山芯创(COSINE)高性能模拟及射频芯片选型指南

描述- 科山芯创是—家专注于高品质模拟/混合信号集成电路芯片研发与设计的创新型企业。公司已开发量产多个系列100 多款芯片,性能对标国际一流厂商。主要产品包括:信号调理芯片、电源管理芯片、射频收发芯片、隔离接口芯片等。拥有雄厚的研发实力及完全自主的知识产权,核心技术团队来自国内外著名的射频模拟集成电路设计公司,在半导体芯片研发、质量管控等方面拥有丰富的经验。

型号- COS2170,COS4425,COS4228,COS4426,COS393,COS4423,COS4347,COS4424,COS1314,COS4427,COS4428,COS6002,COS29152,COS6001,COS8820,COS6044,COS358,COS8221,COS29750,COS4421,COS4422,COS2244,COS991,COS1353,COS6004,COS29752,COS605,COS722,COS6042,COS6041,COS724,COS603,COS29150,COS604,COS2113,COS29502,COS4379,COS2314,COS1347,COS3525,COS4890,COS4374,COS324,COS721,COS4333,COS29300,COS4177,COS3201,COS485,COS244,COS2991,COS2353,COS321,COS29500,COS29302,COS8052,COS8054,COS4171,COS8092,COS8094,COS4170,COS8051,COS8091,COS1333,COS171,COS2347,COS2228,COS170,COS4561,COS379,COS5532,COS331,COS1177,COS4244,COS1374,COS821,COS228,COS822,COS824,COS2333,COS4514,COS2379,COS4314,COS4515,COS1042T,COS8830,COS620,COS2171,COS8551,COS2374,COS8552,COS4991,COS4353,COS2177,COS8554,COS6212

选型指南  -  科山芯创  - 2023/3/7 PDF 中文 下载

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品类:16-BIT MCU

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品类:MOSFET

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品类:MOSFET

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品牌:RENESAS

品类:MCU

价格:¥5.1500

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品牌:RENESAS

品类:MOSFET

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品类:microcontroller

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品牌:RENESAS

品类:MOSFET

价格:¥0.2140

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品牌:RENESAS

品类:晶体管驱动器

价格:¥12.1593

现货:141,383

品牌:RENESAS

品类:MOSFET

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