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基于TLE6210和L9349設(shè)計(jì)的ABS驅(qū)動(dòng)電路

作者: 時(shí)間:2011-10-07 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  ABS作為如今汽車(chē)上必備的安全電子設(shè)備,其功能越來(lái)越受到人們的重視。ABS系統(tǒng)通過(guò)電磁閥和回油泵來(lái)完成對(duì)制動(dòng)器中輪缸壓力的精細(xì)調(diào)節(jié),以防止過(guò)度制動(dòng)使車(chē)輪抱死。由于ABS工作環(huán)境十分惡劣,為保證電磁閥和電機(jī)響應(yīng)的高效性和可靠性,除了與執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身的參數(shù)相關(guān)外,對(duì)的設(shè)計(jì)也直接決定了驅(qū)動(dòng)的品質(zhì)。

  當(dāng)今汽車(chē)電子市場(chǎng)異?;馃幔?jìng)爭(zhēng)十分激烈。各大集成芯片公司,如ST,F(xiàn)reescale,Infineon均設(shè)計(jì)ABS的專(zhuān)用集成芯片,提出了自己的ABS解決方案。該芯片就像一個(gè)黑匣子,方便了電路的設(shè)計(jì)過(guò)程,并且由于其高度集成性,使電路更簡(jiǎn)明,可靠性更高,代表了未來(lái)電路設(shè)計(jì)的方向。

  1ABS的集成化方案

  ABS的集成化方案如圖1所示,選用TLE6210作直流電機(jī)和電磁閥總開(kāi)關(guān)的高端驅(qū)動(dòng),選用L9349作為8個(gè)電磁閥(4進(jìn)4出)的低端驅(qū)動(dòng)。

ABS驅(qū)動(dòng)電路的集成化方案

ABS控制器通過(guò)PWM控制,改變電磁閥線圈的電流通斷和頻率通斷,以實(shí)現(xiàn)車(chē)輪制動(dòng)的輪缸增壓、保壓和減壓操作;當(dāng)電磁閥ABS減壓閥打開(kāi)進(jìn)行減壓時(shí),回油泵能使輪缸中的制動(dòng)液返回制動(dòng)主缸,以便在下個(gè)控制周期中使用;電磁閥的高邊總開(kāi)關(guān)用來(lái)控制電磁閥的供電電路,若ABS系統(tǒng)發(fā)生故障,斷開(kāi)電源使下面掛的8個(gè)電磁閥都不動(dòng)作,恢復(fù)常規(guī)電磁閥高邊總開(kāi)關(guān)的輸出引腳為VR,當(dāng)ABS系統(tǒng)上電復(fù)位或看門(mén)狗給出控制信號(hào),輸出腳即切換到ON狀態(tài),這樣符合ABS實(shí)際工作的邏輯,也保證了當(dāng)ABS系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),可迅速地退出對(duì)電磁閥的控制,恢復(fù)到常規(guī)制動(dòng)。芯片的MRA腳為控制信號(hào)輸入端,輸出引腳MR驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。當(dāng)MCU的I/O口給MRA腳一高電平時(shí),外接的導(dǎo)通,直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)回油功能。由于電磁閥和電機(jī)為感性負(fù)載,還需要外接反向續(xù)流二極管。芯片的驅(qū)動(dòng)部分具有過(guò)溫保護(hù),過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù),當(dāng)出現(xiàn)上述故障情況時(shí),能自動(dòng)關(guān)閉芯片,故有很強(qiáng)的自保護(hù)特性。

L9349作為8個(gè)電磁閥

  基于TLE6210芯片的高度集成化方案,不僅能大大簡(jiǎn)化電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電磁閥前驅(qū)電路,還能使整個(gè)控制器所需分立芯片數(shù)大為減少,PCB板體積也更小,降低了成本,增強(qiáng)了控制器的可靠性

2基于L9349的電磁閥驅(qū)動(dòng)

  經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得,一般ABS壓力調(diào)節(jié)器的4個(gè)常開(kāi)進(jìn)油電磁閥的最大起動(dòng)電流約為3.6A;4個(gè)常閉出油電磁閥最大起動(dòng)電流約為2.4A。而L9349的工作電壓4.5~32V,兩路通道內(nèi)阻O.2Ω,最大負(fù)載電流3A;另兩路內(nèi)阻0.3Ω,最大負(fù)載電流5A,恰好能滿(mǎn)足ABS常開(kāi)和常閉電磁閥的驅(qū)動(dòng)電流要求,而且較低的導(dǎo)通內(nèi)阻又能保證低功耗,因此L9349非常適合進(jìn)行ABS電磁閥的驅(qū)動(dòng)控制。電磁閥驅(qū)動(dòng)電路原理圖見(jiàn)圖3。

電磁閥驅(qū)動(dòng)電路原理圖

在圖3中,每片L9349能驅(qū)動(dòng)4個(gè)電磁閥工作,屬于典型的低端驅(qū)動(dòng)。通過(guò)Vs端口給芯片提供12V供電電壓;當(dāng)給輸入端IN1~I(xiàn)N4PWM控制信號(hào),就能方便地控制輸出端以驅(qū)動(dòng)4路電磁閥工作,OUT1和OUT2端口的最大驅(qū)動(dòng)能力為5A,應(yīng)該連接ABS的常閉電磁閥;OUT3和OUT4端口最大驅(qū)動(dòng)能力為3A,應(yīng)連接ABS常開(kāi)電磁閥,不可接反;EN端口為使能端,能通過(guò)MCU快速關(guān)閉芯片;L9349的數(shù)字地和模擬地分開(kāi),提高了驅(qū)動(dòng)模塊的抗干擾

ABS作為如今汽車(chē)上必備的安全電子設(shè)備,其功能越來(lái)越受到人們的重視。ABS系統(tǒng)通過(guò)電磁閥和回油泵來(lái)完成對(duì)制動(dòng)器中輪缸壓力的精細(xì)調(diào)節(jié),以防止過(guò)度制動(dòng)使車(chē)輪抱死。由于ABS工作環(huán)境十分惡劣,為保證電磁閥和電機(jī)響應(yīng)的高效性和可靠性,除了與執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身的參數(shù)相關(guān)外,對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)也直接決定了驅(qū)動(dòng)的品質(zhì)。

  當(dāng)今汽車(chē)電子市場(chǎng)異常火熱,競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。各大集成芯片公司,如ST,F(xiàn)reescale,Infineon均設(shè)計(jì)ABS的專(zhuān)用集成芯片,提出了自己的ABS解決方案。該芯片就像一個(gè)黑匣子,方便了電路的設(shè)計(jì)過(guò)程,并且由于其高度集成性,使電路更簡(jiǎn)明,可靠性更高,代表了未來(lái)電路設(shè)計(jì)的方向。

  1ABS驅(qū)動(dòng)電路的集成化方案

  ABS驅(qū)動(dòng)電路的集成化方案如圖1所示,選用TLE6210作直流電機(jī)和電磁閥總開(kāi)關(guān)的高端驅(qū)動(dòng),選用L9349作為8個(gè)電磁閥(4進(jìn)4出)的低端驅(qū)動(dòng)。

ABS驅(qū)動(dòng)電路的集成化方案

ABS控制器通過(guò)PWM控制,改變電磁閥線圈的電流通斷和頻率通斷,以實(shí)現(xiàn)車(chē)輪制動(dòng)的輪缸增壓、保壓和減壓操作;當(dāng)電磁閥ABS減壓閥打開(kāi)進(jìn)行減壓時(shí),回油泵能使輪缸中的制動(dòng)液返回制動(dòng)主缸,以便在下個(gè)控制周期中使用;電磁閥的高邊總開(kāi)關(guān)用來(lái)控制電磁閥的供電電路,若ABS系統(tǒng)發(fā)生故障,斷開(kāi)電源使下面掛的8個(gè)電磁閥都不動(dòng)作,恢復(fù)常規(guī)電磁閥高邊總開(kāi)關(guān)的輸出引腳為VR,當(dāng)ABS系統(tǒng)上電復(fù)位或看門(mén)狗給出控制信號(hào),輸出腳即切換到ON狀態(tài),這樣符合ABS實(shí)際工作的邏輯,也保證了當(dāng)ABS系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),可迅速地退出對(duì)電磁閥的控制,恢復(fù)到常規(guī)制動(dòng)。芯片的MRA腳為控制信號(hào)輸入端,輸出引腳MR驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。當(dāng)MCU的I/O口給MRA腳一高電平時(shí),外接的導(dǎo)通,直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)回油功能。由于電磁閥和電機(jī)為感性負(fù)載,還需要外接反向續(xù)流二極管。芯片的驅(qū)動(dòng)部分具有過(guò)溫保護(hù),過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù),當(dāng)出現(xiàn)上述故障情況時(shí),能自動(dòng)關(guān)閉芯片,故有很強(qiáng)的自保護(hù)特性。

L9349作為8個(gè)電磁閥

  基于TLE6210芯片的高度集成化方案,不僅能大大簡(jiǎn)化電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電磁閥前驅(qū)電路,還能使整個(gè)控制器所需分立芯片數(shù)大為減少,PCB板體積也更小,降低了成本,增強(qiáng)了控制器的可靠性

2基于L9349的電磁閥驅(qū)動(dòng)

  經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得,一般ABS壓力調(diào)節(jié)器的4個(gè)常開(kāi)進(jìn)油電磁閥的最大起動(dòng)電流約為3.6A;4個(gè)常閉出油電磁閥最大起動(dòng)電流約為2.4A。而L9349的工作電壓4.5~32V,兩路通道內(nèi)阻O.2Ω,最大負(fù)載電流3A;另兩路內(nèi)阻0.3Ω,最大負(fù)載電流5A,恰好能滿(mǎn)足ABS常開(kāi)和常閉電磁閥的驅(qū)動(dòng)電流要求,而且較低的導(dǎo)通內(nèi)阻又能保證低功耗,因此L9349非常適合進(jìn)行ABS電磁閥的驅(qū)動(dòng)控制。電磁閥驅(qū)動(dòng)電路原理圖見(jiàn)圖3。

電磁閥驅(qū)動(dòng)電路原理圖

在圖3中,每片L9349能驅(qū)動(dòng)4個(gè)電磁閥工作,屬于典型的低端驅(qū)動(dòng)。通過(guò)Vs端口給芯片提供12V供電電壓;當(dāng)給輸入端IN1~I(xiàn)N4PWM控制信號(hào),就能方便地控制輸出端以驅(qū)動(dòng)4路電磁閥工作,OUT1和OUT2端口的最大驅(qū)動(dòng)能力為5A,應(yīng)該連接ABS的常閉電磁閥;OUT3和OUT4端口最大驅(qū)動(dòng)能力為3A,應(yīng)連接ABS常開(kāi)電磁閥,不可接反;EN端口為使能端,能通過(guò)MCU快速關(guān)閉芯片;L9349的數(shù)字地和模擬地分開(kāi),提高了驅(qū)動(dòng)模塊的抗干擾力

D1~D4是故障診斷引腳,必須外接上拉電阻才能使用,電路正常工作時(shí),該引腳為邏輯高電平,若有故障發(fā)生,即會(huì)自動(dòng)置為邏輯低電平。通過(guò)對(duì)各獨(dú)立通道的輸入控制端和狀態(tài)反饋端進(jìn)行邏輯組合,可實(shí)時(shí)識(shí)別出輸出端的工作狀態(tài),并立即做出相應(yīng)的措施,包括退出ABS功能,點(diǎn)亮故障顯示燈,傳輸故障碼。功能真值表見(jiàn)表1。

功能真值表

  3結(jié)語(yǔ)

  當(dāng)前在ABS設(shè)計(jì)中普遍采用的電磁閥驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)均以功率為主,輔之以保護(hù)回路,隔離措施等以保證其可靠性,還要設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的自診斷回路以進(jìn)行故障檢測(cè)。雖然在具體電路的設(shè)計(jì)上分立方案有一定的靈活性,但成本和PCB空間的耗費(fèi)較高;本方案采用ABS專(zhuān)用集成芯片TLE621O和L9349,集驅(qū)動(dòng)和監(jiān)測(cè)功能于一身,應(yīng)用于ABS系統(tǒng)中能降低功耗,便于故障檢測(cè),提高可靠性,大大改善了整個(gè)系統(tǒng)的性能。

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