S12ZVM-EFP燃油泵方案介紹
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一、S12ZVM-EFP方案介紹
本方案以S12ZVML128為主控，S12ZVM系列產(chǎn)品是NXP推出的汽車(chē)級電機控制單芯片集成方案，其將微處理器、電源、驅動(dòng)及各種模擬外設集成在一起，最大化節省PCB尺寸，集成度非常高，穩定可靠，既有單電阻方案、也有雙電阻方案，是EFP(電動(dòng)燃油泵)、冷卻風(fēng)扇、暖通風(fēng)機等PMSM/BLDC電機應用的絕佳選擇。本方案主要特點(diǎn)如下：
1）支持12V電源輸入，支持功率高達250W電機控制系統；
2）支持FOC控制，包括雙電阻采樣和單電阻采樣；
3）可穩定快速啟動(dòng)，從靜止到額定速度滿(mǎn)足嚴格的啟動(dòng)時(shí)間<150ms；
4）電流閉環(huán)I/F啟動(dòng)和初始位置檢測算法以保證成功啟動(dòng)；
5）燃油泵系統通過(guò)了電源電壓突變、負載突變、速度指令跳變和溫升試驗，可靠性高；
6）支持多種診斷和保護，包括UV(欠壓)、OV(過(guò)壓)、OT(過(guò)溫)、OC(過(guò)流)、短路、失速檢測等；
7）支持LIN/PWM的控制轉速；
上圖是本方案的demo板，本方案是為燃油泵量身打造，其中包含四大亮點(diǎn)，可以讓客戶(hù)快速完成開(kāi)發(fā)驗證！
二、重要亮點(diǎn)詳細介紹
1. 亮點(diǎn)1：集成度高
本方案集成度較高，主要原因是S12ZVM系列產(chǎn)品集成度較高，上圖是S12ZVM芯片資源框圖，將16bit S12Z內核與高電壓模擬組件集成在一顆芯片上，包括一個(gè)電源穩壓器LDO、電荷泵、高低邊驅動(dòng)、運放和LIN的物理層等。MCU主頻最高可到100MHz、總線(xiàn)速率最高可達50MHz，耐壓高達40V，用戶(hù)能夠將高電壓信號和電源直接連接到MCU上。Flash 容量從16KB到256KB，整個(gè)EEPROM、Flash、RAM都有帶ECC校驗和保護，可以做到功能安全ISO26262，環(huán)境溫度可達150℃(Grade 0)，結溫可達175℃。
基于S12ZVM的特性，可以將PCB控制在較小的尺寸內！
2. 亮點(diǎn)2：保護機制充足
失速檢測
擁有專(zhuān)利US20170126153A1來(lái)檢測失速情況，該專(zhuān)利采用BEMF一致性檢測方法來(lái)檢測，主要原理是檢查兩個(gè)BEMF的一致性。如果觀(guān)測器輸出Eq與電機轉速不成線(xiàn)性關(guān)系，說(shuō)明觀(guān)測器工作不正常，表明電機處于失速狀態(tài)。
OC, OV, UV, OT保護
● 過(guò)流保護，有兩種檢測方法，一種是使用GDU的比較器生成OC事件;另一種方法是通過(guò)軟件檢查；
● 電壓檢測，如果電源超出正常范圍，GDU會(huì )產(chǎn)生OV和UV事件；
● 過(guò)溫檢測，芯片內部有溫度傳感器可對S12ZVM進(jìn)行溫度采樣。它可以有效監控ECU的溫度，當溫度過(guò)高時(shí)觸發(fā)OT事件。
3. 亮點(diǎn)3：?jiǎn)?dòng)方式快速、可靠
電流閉環(huán)的I-F啟動(dòng)（一種過(guò)渡到q軸的d軸啟動(dòng)方法）和初始位置檢測（IPD）算法確保啟動(dòng)的穩定性。
經(jīng)測試，S12ZVM-EFP demo啟動(dòng)高達8000 rpm，時(shí)間為107.6 ms，滿(mǎn)足燃油泵的核心難點(diǎn)需求！
4. 亮點(diǎn)4：軟件編寫(xiě)方式靈活、簡(jiǎn)單
軟件框架如上圖所示，最底層是硬件驅動(dòng)層，其次是LLD和中間件，其中包括關(guān)鍵的電機控制外圍驅動(dòng)，如CPMU、ADC、GDU、PMF和PTU。最上層是應用軟件，包括用戶(hù)APP、通信棧(LIN和PWM)和電機控制。用戶(hù)可以在應用程序層中添加自己的代碼，通過(guò)使用電機控制API來(lái)驅動(dòng)油泵或其他BLDC/PMSM。
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