基于英飞凌产品的汽车EPS技术方案

而发动机点火信号和点火开关信号也可通过LIN总线直接获龋

鉴于TLE5011输出的是SPI信号，因此我们在方案设计中将扭矩传感器和转角传感器设计在一个模块中，并在该模块中采用英飞凌的8位单片机XC886LM作为运算单元来处理传感器型号并直接得出扭矩和角度信息，因为英飞凌的XC88x系列处理器含有一个叫做CORDIC的协处理器，该协处理器专门用于计算三角函数，线性函数和双曲线函数，对于力矩和角度的计算有着极高的运算效率。该模块运算的结果将通过LIN总线传输给ECU主控制器。

2．电子控制单元(ECU)

ECU担负着处理传感器信号、执行控制策略、输出控制信号驱动电机、系统监控诊断和通讯的重任，是系统的核心部件。由于本方案要控制的是永磁同步电机，其控制算法需要采用空间矢量控制算法，因而对控制器的计算精度和速度都提出了较高的要求。为保证其能准确高效地完成任务，在这个方案中，我们采用了英飞凌最先进的XC2000系列产品作为主微控制器。XC2000是英飞凌针对汽车电子专门设计的基于130nm技术制造的16位微控制器系列并具有执行某些32位指令的能力。它采用了英飞凌成熟的C166S-V2架构并进行了改善，最高的时钟频率达到80MHz。该架构采用了多路数据总线技术，大部分指令都能在一个时钟周期内完成，也支持DSP技术。XC2000的强大功能和众多外设使工程开发人员在设计系统时更加游刃有余。XC2000系列产品分成三个子系列，其中XC2300系列是专门针对安全应用开发的，具有反应迅速、高冗余度、高灵活性和稳定可靠的特点。

本方案中采用的XC2336B是英飞凌最新的微控制器，拥有一个带五级流水线的最高80MHz时钟频率的高性能CPU并拥有一个保护数据不被非法访问的Memory Protection Unit(MPU)。它具有不同类型的片上存储模块(8k stand-by RAM，2k dual-port RAM，最高16k data SRAM，最高16k program/data SRAM和最高320k program flash memory)，并使用硬件CRC检测和ECC码来发现数据错误并能纠正单位错误。它的众多外设模块可灵活地满足各种不同的需求，拥有2个可扩展为9路的10位分辨率的同步A/D转换器、16路通用捕捉/比较单元、两路带PWM产生器的捕捉/比较单元、5个定时器、40路通用I/O接口、多路CAN接口等等，并可通过DAP和JTAG接口进行片上调试。此外，它还带有看门狗和晶振看门狗来保证控制器的正常运行。该芯片的体积十分小巧，采用了64管脚的绿色LQFP封装，并具有节能的唤醒模式。

除了主微控制器外，这个方案还使用了一颗英飞凌的8位微控制器XC836MT作为备份微控制器。这是一颗具有8051内核的微控制器，它最主要的作用是对主微控制器进行监控并在主微控制器失效的情况下切断EPS使汽车进入机械转向状态，避免汽车失控而引发危险。

在该方案中，作为电源芯片的是一颗低压差输出稳压器TLE42764D V50。它的输出电压在2.5V到20V之间，可调或可作精度为2%的5V固定输出，输出电流最大为400mA。它具有过温、反接、短路等一系列保护，并可通过Enable来关断使关断电流降到10μA以下。

为配合系统中传感器使用的要求，该方案使用了电压跟随器TLE4250-2G作为传感器的电源。它具有较低的成本，能有效防止传感器短路对微控制器产生冲击。该芯片采用很小的SMD封装。具有较宽的输入电压范围，能输出最大50毫安的电流，并对过温、反接、短路等作了保护。

针对EPS系统中最重要的电机控制，我们采用了英飞凌的TLE7183QU这颗专门的大电流三相电机驱动芯片来驱动本方案中的永磁同步电机。TLE7183QU的三个高边和三个低边输出级可通过输出0-100%占空比的最高30kHz的PWM波控制6到12颗外接MOS管。它带有过流、过温、短路等各类保护和分析功能并具有关断和睡眠两种模式。整个产品使用48管脚的带外置散热片的TQFP封装，从而保证了系统良好的散热性能和焊接的便利性。为利用矢量控制算法精确地控制电机，我们采用两个采样电阻来采集电机的两相电流，并利用TLE7183QU自带的一路运放作整体电流保护。

随着自动泊车系统等高端应用的不断推广，EPS系统和其它系统的通讯变得越来越紧密，为满足系统间通讯的需求，本方案中采用了CAN收发器TLE6250(或TLE6251)和LIN收发器TLE6258-2G。其中，TLE6250除了具有CAN收发器的普通功能外，还具有行业领先的静电保护和抗电磁干扰性。TLE6251则具有极全面的失效分析检测功能和极低的休眠功耗。TLE6258-2G兼容1.2、1.3和2.0 LIN规范，休眠功耗也很低。

此外，在本方案中我们还采用了EPCOS的一些被动器件来实现一些辅助功能，具体来说，我们采用了它的电解电容B41866C6107M000和电感T6