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智能車(chē)電路部分主要的電路有：充電電路、穩壓電源電路、傳感器電路、隔離電路、雙全全橋驅動(dòng)電路、運放電路以及其他周邊調試模塊。各電路之間為滿(mǎn)足不同功能設計，穩壓提供CPU，常規芯片供電，傳感器為CPU 提供外部參考數據，隔離電路保證單片機在正常驅動(dòng)全橋同時(shí)不受電機產(chǎn)生的反電動(dòng)勢影響，雙全橋電機驅動(dòng)保證高效的電動(dòng)勢轉換效率。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202103/423478.htm
圖1 系統結構框圖
1 電源模塊設計
采用超級電容供電，由于超級電容放電特性，和穩壓電路，單片機工作電壓最低閾值的限制，我們采用的是兩節2.7 V、50 F 電容串聯(lián)，當法拉電容組電壓在5 V 以下時(shí)，實(shí)際上，電容組電量=1/2×C×U2。為了充分利用電容組電量，在電容組和主控穩壓之間增加一級升壓穩壓電路，使得電容組在2.5~6 V 之間時(shí)穩壓電源兩端始終輸出為8 V[1-2]。
1.1 電壓需求
整個(gè)電路中需要三個(gè)基準供電電壓：①為STC8A、隔離芯片、CCD、運放、編碼器供電的5 V；②為全橋驅動(dòng)電路供電的12 V 電壓；③為全橋輸入供電的8 V。
1.2 電源電路
根據電路設計要求，我們選擇TPS61088 作為電容組升壓芯片，該芯片工作電壓范圍在2.7~7 V 輸入，3~12 V 輸出，可調開(kāi)關(guān)頻率200 kHz~2.2 MHz，計算公式為
我們選擇600 kHz 工作頻率，輸出設定8 V，在15 W 工作下效率達到97%。系統5 V 供電。我們采用的外圍電路最簡(jiǎn)單AMS117-5LDO 電源管理芯片，考慮到整個(gè)系統運行不需要大功率LDO 芯片，并且AMS117-5 在電壓差輸出時(shí)具有良好的輸出穩定特性，低紋波對CPU 的運算性能、ADC 采集的精準提供保障。在對運放供電時(shí)，我們采用單獨一路的5 V 供電，以確保CPU、隔離、CCD、編碼器的供電不會(huì )受到運放的影響（如圖2）。
圖2 電源電路
在電機驅動(dòng)電路（圖3）中，由于我們采用的是IR2104 驅動(dòng)MOS 雙全橋的方案，由于MOS 管導通條件的限制和IR2104 驅動(dòng)供電，要求整個(gè)驅動(dòng)供電應該在8~12 V。LM2577 是TI 公司生產(chǎn)的一款集成MOS外置電感異步式升壓控制芯片，輸入范圍3~40 V?；隍寗?dòng)電路本身并不消耗功率，且LM2577 外圍電路簡(jiǎn)單，所以選擇LM2577 作為驅動(dòng)升壓控制器8 V 輸入、12 輸出。
圖3 電機驅動(dòng)電路
2 驅動(dòng)電路設計
驅動(dòng)電路為智能車(chē)驅動(dòng)電機提供控制和驅動(dòng)，這部分電路的設計要求以能夠通過(guò)大電流為主要指標。驅動(dòng)電路的基本原理是H 橋驅動(dòng)原理，目前流行的H 橋驅動(dòng)電路有：H 橋集成電路，如MC33886；集成半橋電路，如BTN7971 等；MOS 管搭建的H 橋電路，如圖4[3-4]。
圖4 驅動(dòng)模塊電路
對于節能組，采用集成全橋芯片的效率雖然電路簡(jiǎn)單，能夠滿(mǎn)足電機轉動(dòng)的電流需求。但實(shí)際上采用集成全橋方式的效率是較低的。由于我們采用的D 車(chē)車(chē)模+380 電機測試時(shí)，在電機兩端施加5 V 空轉情況下, 電流0.7 A、功率3.5 W。當車(chē)模在賽道上運動(dòng)時(shí)，由于車(chē)身重量帶來(lái)的摩擦力，會(huì )導致原本扭力不高的電機在5 V 相同電壓供電時(shí)電流會(huì )增加30%，實(shí)際測試中，在限壓5 V 供電全橋時(shí)，兩個(gè)電機同時(shí)工作全橋電流達到2 A。如果采用集成全橋，在大電流工作時(shí)效率80%~90%，加上以直立差速度過(guò)彎道調節姿勢時(shí)，瞬時(shí)電流會(huì )更高，集成全橋效率就會(huì )更低。最終我們采用半橋驅動(dòng)器IR2104 驅動(dòng)雙全橋，MOS 采用導通電阻極低的IRF3205，在5 A 電流持續工作下，全橋效率可達99%。
參考文獻：
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（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志社2021年3月期）
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