TLE8201在车门模块中的应用
时间：09-22
来源：英飞凌科技股份公司 张敏
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TLE8201是一种用于车门模块的高度集成功率ASSP(专用标准产品)。其中包括用于驱动典型前车门应用中负载所必需的功率级，这些负载包括中央门锁、死锁或后视镜折叠、后视镜定位、后视镜加热，以及5W或10W车灯或LED(如转向信号灯、门控车室照明灯/安全警报灯或控制面板照明灯)等。
TLE8201具有符合汽车应用安全规范的短路与超温保护功能和完备的诊断功能。而电流感应输出则能提升系统的整体性能。
标准的SPI接口不但能减少微控制器I/O线路的长度，而且还可灵活控制功率级，并提供完备的诊断功能。
TLE8201拥有两个PWM输入端，均为直接功率级控制输入端，可增强PWM映射的灵活性。SPI寄存器中的信息定义将由PWM输入端控制的功率级。可对PWM功能进行配置，最多可支持八个功率晶体管。
该器件采用Power-SO封装，配有一个大型散热块，因此具有良好的热阻性能。引脚经过优化处理，可实现高效的PCB设计。TLE8201的应用不但有利于节省PCB面积和节省成本，而且能增强系统质量，并提高产量。
TLE8201应用电路
图2为车门控制模块中的TLE8201应用电路。
电源
TLE8201拥有两个电源输入端：所有功率驱动器均与连接至汽车12V电源线的供电电压Vs引脚相连。内部逻辑电路部分则由一个独立的5V Vcc电压供电。这样，即使Vs发生短时停电，也可确保存储于逻辑电路中的信息不受影响。
TLE8201要求配备外部反极性保护，它配有一个电荷泵输出端，用于连接外部n通道逻辑电平MOSFET。该保护电路的连接方法如图2所示，栅极电压由引脚GO提供。
通过把INH输入设置为"低"，可将TLE8201置于低能耗模式。在休眠模式下，所有输出晶体管均被关闭，SPI停止工作。在此模式下，总静态电流的最大值仅为6μA(Vs和Vcc)。
SPI
SPI用于实现与控制单元的双向通讯。当通过CSN(chip-select-not)输入(H至L)模式选择芯片时，则会启动传输周期。16-位控制字通过DI串行数据输入端读取。状态字则同步显示于DO串行数据输出端。同步通讯通过串行时钟输入端CLK实现。
如图3所示，16位SPI框架由一个可寻址块、一个地址独立块和一个2位地址构成，包括两个控制寄存器和两个诊断寄存器。地址独立输入部分用于一般性设置，地址独立输出部分则用来标记错误和记录温度信息。
PWM输入
PWM-ing是TLE8201提供的一种非常灵活的功能。可通过两种PWM模式配置对所需功率级进行控制：将PWM1和PWM2引脚与微控制器的计时器通道相连，然后选择所需HSsel位，以激活PWM功能。建议将PWM频率设置为200 Hz以下，以最大限度地减少开关损耗导致的功率消耗。
电流感应
ISO(感应输出)引脚提供与所选功率输出端流向GND的输出电流成比例的电流。输出端选择通过SPI实现。
而感应电流则由外部感应电阻器R43转换成电压，并送至A/D变流器输入端。
输出级
输出1-6为半桥，输出7-11则是高边开关。闩锁电机和后视镜折叠电机均可连接至输出1、输出2和输出3。输出2是两个电机电流之和。两个后视镜定位电机连接至输出4、输出5和输出6。高边驱动器输出7用于驱动后视镜加热器。输出8和输出9用于驱动5W车灯。输出10可与输出11相连，共同驱动10W车灯。
闩锁控制
启动
TLE 8201的输出1和输出2均与闩锁电机相连。车门控制模块中的微控制器通过SPI与TLE 8201进行通讯。开启电源后，门锁状态或者由车身控制模块接收并传送至车门控制模块，或者由车门控制模块通过LIN或CAN直接接收。车门或开关面板发出开关输入请求，或者收到BCM发来的CAN/LIN消息时，就会启动闩锁电机。
图4所示为闩锁电机的启动波形。通道1是流过闩锁电机的电流。通道2和3为TLE 8201中输出1和输出2的电压输出。未采用PWM软启动时，启动突波电流可能达到2A。启动后，电流会下降至0.8A左右。闩锁完全闭合或打开时，若发生电机堵转，则可执行闩锁电机自动停机。检测电机堵转时，可通过TLE 8201的ISO输出端来测量电机电流;该输出端与接地感应电阻器R43相连，并通过保护电阻器R42与MCU模拟输入端相连。
块检测标准的计算方法如下：
KILIS12 = 2000，R43 = 910ohm，根据波形可知，最小块电流为IOUT = 2.5A;然后，即可计算出块检测电压：
块检测电压(Vblock-detection)= IISO * R43 = IOUT/KILIS12 * R43 = 2.5A/2000 * 910V/A=1.1375V
检测出块电压后，将HS1和HS2切换至"高"位，以使电机进入续流模式。HS1和HS2均保持高位100毫秒。从L切换至H时，最少将出现3 微秒的空载时间，以确保不会发生开关倾斜(switching slope)重叠现象，从而避免出现涡流(cross current)。
续流过程中，会存在较小的电流，这是闩锁电机的特殊机械结构造成的结果。闩锁中有一个弹簧，用于保护闩锁，使之免受损坏，否则，闩锁会猛击门锁上部。
以下为普通DC电机的电压计算公式：
TLE8201具有符合汽车应用安全规范的短路与超温保护功能和完备的诊断功能。而电流感应输出则能提升系统的整体性能。
标准的SPI接口不但能减少微控制器I/O线路的长度，而且还可灵活控制功率级，并提供完备的诊断功能。
TLE8201拥有两个PWM输入端，均为直接功率级控制输入端，可增强PWM映射的灵活性。SPI寄存器中的信息定义将由PWM输入端控制的功率级。可对PWM功能进行配置，最多可支持八个功率晶体管。
该器件采用Power-SO封装，配有一个大型散热块，因此具有良好的热阻性能。引脚经过优化处理，可实现高效的PCB设计。TLE8201的应用不但有利于节省PCB面积和节省成本，而且能增强系统质量，并提高产量。
TLE8201应用电路
图2为车门控制模块中的TLE8201应用电路。
电源
TLE8201拥有两个电源输入端：所有功率驱动器均与连接至汽车12V电源线的供电电压Vs引脚相连。内部逻辑电路部分则由一个独立的5V Vcc电压供电。这样，即使Vs发生短时停电，也可确保存储于逻辑电路中的信息不受影响。
TLE8201要求配备外部反极性保护，它配有一个电荷泵输出端，用于连接外部n通道逻辑电平MOSFET。该保护电路的连接方法如图2所示，栅极电压由引脚GO提供。
通过把INH输入设置为"低"，可将TLE8201置于低能耗模式。在休眠模式下，所有输出晶体管均被关闭，SPI停止工作。在此模式下，总静态电流的最大值仅为6μA(Vs和Vcc)。
SPI
SPI用于实现与控制单元的双向通讯。当通过CSN(chip-select-not)输入(H至L)模式选择芯片时，则会启动传输周期。16-位控制字通过DI串行数据输入端读取。状态字则同步显示于DO串行数据输出端。同步通讯通过串行时钟输入端CLK实现。
如图3所示，16位SPI框架由一个可寻址块、一个地址独立块和一个2位地址构成，包括两个控制寄存器和两个诊断寄存器。地址独立输入部分用于一般性设置，地址独立输出部分则用来标记错误和记录温度信息。
PWM输入
PWM-ing是TLE8201提供的一种非常灵活的功能。可通过两种PWM模式配置对所需功率级进行控制：将PWM1和PWM2引脚与微控制器的计时器通道相连，然后选择所需HSsel位，以激活PWM功能。建议将PWM频率设置为200 Hz以下，以最大限度地减少开关损耗导致的功率消耗。
电流感应
ISO(感应输出)引脚提供与所选功率输出端流向GND的输出电流成比例的电流。输出端选择通过SPI实现。
而感应电流则由外部感应电阻器R43转换成电压，并送至A/D变流器输入端。
输出级
输出1-6为半桥，输出7-11则是高边开关。闩锁电机和后视镜折叠电机均可连接至输出1、输出2和输出3。输出2是两个电机电流之和。两个后视镜定位电机连接至输出4、输出5和输出6。高边驱动器输出7用于驱动后视镜加热器。输出8和输出9用于驱动5W车灯。输出10可与输出11相连，共同驱动10W车灯。
闩锁控制
启动
TLE 8201的输出1和输出2均与闩锁电机相连。车门控制模块中的微控制器通过SPI与TLE 8201进行通讯。开启电源后，门锁状态或者由车身控制模块接收并传送至车门控制模块，或者由车门控制模块通过LIN或CAN直接接收。车门或开关面板发出开关输入请求，或者收到BCM发来的CAN/LIN消息时，就会启动闩锁电机。
图4所示为闩锁电机的启动波形。通道1是流过闩锁电机的电流。通道2和3为TLE 8201中输出1和输出2的电压输出。未采用PWM软启动时，启动突波电流可能达到2A。启动后，电流会下降至0.8A左右。闩锁完全闭合或打开时，若发生电机堵转，则可执行闩锁电机自动停机。检测电机堵转时，可通过TLE 8201的ISO输出端来测量电机电流;该输出端与接地感应电阻器R43相连，并通过保护电阻器R42与MCU模拟输入端相连。
块检测标准的计算方法如下：
KILIS12 = 2000，R43 = 910ohm，根据波形可知，最小块电流为IOUT = 2.5A;然后，即可计算出块检测电压：
块检测电压(Vblock-detection)= IISO * R43 = IOUT/KILIS12 * R43 = 2.5A/2000 * 910V/A=1.1375V
检测出块电压后，将HS1和HS2切换至"高"位，以使电机进入续流模式。HS1和HS2均保持高位100毫秒。从L切换至H时，最少将出现3 微秒的空载时间，以确保不会发生开关倾斜(switching slope)重叠现象，从而避免出现涡流(cross current)。
续流过程中，会存在较小的电流，这是闩锁电机的特殊机械结构造成的结果。闩锁中有一个弹簧，用于保护闩锁，使之免受损坏，否则，闩锁会猛击门锁上部。
以下为普通DC电机的电压计算公式：
- 新一代ASSP优化手持设备中的电源管理(01-23)