史上最经典电动自行车控制器设计方案

电流采样时间点很重要。因为使用PWM脉冲驱动，这种脉冲驱动导致的直接结果是放大后的电流信号与PWM脉冲频率相同，相位上滞后一定时间的脉动电流波形，这种波形如果没有经过滤波处理，将会类似于一个梯形，如果我们要获得准确的电流AD转换值，最好的办法就是在梯形波的上边中间采样电流信号，这样所获得的电流AD值才能较为准确地反应电流的实际大小。在SH79F081中AD转换的采样由ADCON中的GO/DONE启动，完成一次ADC转换分为采样和保持两段时间，采样时间内，外部仿真输入信号将ADC内部采样电容充满，保持时间内，IC内部逐次比较得出A/D结果。在应用中ADC采样的时间一般为2μS，而转换时间为12μS. AD采样启动与PWM中断同步，进入PWM中断处理城市后，先执行一些PWM事件的处理，然后开启AD采样，这样采样点刚好落在电流梯形波的上边，即使由于PWM占空比很小时，开启时间小于一次ADC转换时间也没有影响，只要保证大于采样时间即2μS即可，转换时间内即使外部输入仿真量变化了也不会影响ADC转换结果。

这样采样出来的结果实际上是PWM有效期间（为高）时的电流，电流控制实际是控制平均电流。（FLT短路保护是控制瞬态电流）。因此需要乘上PWM占空比得到平均电流，因为理论上，PWM周期内无效（低电平）期间主回路上是没有电流的。

根据电流采样的结果来实时调整PWM的占空比，实现电流闭环，理论上电流闭环的时间常数可以做到一个PWM周期时间（60us左右）。

4.4.同步整流

电机是电感性负载，采用PWM开关驱动，在功率管关断期间由于电流不能突变，必须要有续流回路，功率MOSFET一般内置有续流二极管，但是续流二极管压降在1V左右，而电动车工作电流可能达到20A，此时续流二极管消耗的功率会很大，很容易导致发热烧毁。因此必须另外提供续流回路。

我们知道功率MOSFET，源级和漏级是可以互换的，因此可以将互补的桥臂驱动开启建立续流回路，从而大大降低功耗。但需注意，上桥在关断后，下桥不能立即开启来实现续流，而是需要插入一个死区时间以避免上下桥臂直通造成电源短路。79F081有6路pwm输出，内部集成上下桥死区控制，因此实现同步续流非常方便。

5.总结

采用上述方案做成的电动车控制器，无需外加门电路，CPU执行速度和ADC转换速度都足够满足电流闭环速度要求，PWM六路输出直接控制3相全控桥的6个晶体管。集成死区控制功能，因此很适合用在电动自行车控制器上，此方案实际测试效果不错，目前已经量产。

图3 方案原理图