采用PIC16F877的汽車(chē)電動(dòng)助力轉向系統

　　該款機型是美國Microchip公司生產(chǎn)的8位RISC結構的單片機，具有高速數據處理的特性(執行速度可達120ns)，PIC16F877內部自帶看門(mén)狗定時(shí)器、具有256Bytes的EEPROM、8k空間的FLASH存儲器、8路10位AD轉換功能、2個(gè)脈寬調制CCP模塊、在線(xiàn)燒錄調試(ISP)功能，寬電壓工作，可靠性高。PIC16F877有8級深度的硬件堆棧，RAM區的每個(gè)Byte位都可以尋址，有4條專(zhuān)用的位操作指令和2條移位指令。

　　3.3 直流電動(dòng)機的選擇

　　無(wú)刷直流電機在控制特性、效率、轉矩脈沖、制造成本等方面，具有明顯的優(yōu)勢。本項目采用永磁式無(wú)刷直流電機做為驅動(dòng)源。

　　3.4 扭矩、轉角傳感器的選擇

　　本文采用意大利BI公司的扭矩、位置復合傳感器，該傳感器除了提供扭矩信號外，還提供方向盤(pán)位置信號，為回正和阻尼邏輯的開(kāi)發(fā)提供了便利。

　　3.5 電動(dòng)機驅動(dòng)控制電路的設計

　　電動(dòng)機驅動(dòng)控制電路必須能夠高精度、快速地調整電動(dòng)機的轉速和輸出轉矩，從而滿(mǎn)足EPS系統實(shí)時(shí)性和可靠性的要求。本項目中后向通道的核心控制采用脈寬調制(PWM)控制H橋電路。直流電機PWM控制方式有多種，根據電機工作的實(shí)際需要和系統的整體要求，本項目采用受限單極可逆PWM控制模式，主要優(yōu)點(diǎn)在于可以避免開(kāi)關(guān)管同臂導通，運行可靠性高、不需附加延時(shí)電路、開(kāi)關(guān)頻率相對較高，特別適用于大功率、大轉動(dòng)慣量、可靠性要求較高的直流電機控制的場(chǎng)合。

　　3.5.1 電機驅動(dòng)電路

　　電動(dòng)機的驅動(dòng)電路主要包括FET橋式電路、FET基極驅動(dòng)電路、電機驅動(dòng)線(xiàn)路上的電流傳感器和繼電器構成。

　　FET橋式電路主要由四個(gè)大功率MOSFET功率管組成，要求功率管具有良好的開(kāi)關(guān)特性、能承受較大的驅動(dòng)電流、且具有較長(cháng)的使用壽命，根據電機的功率參數及功率管的極限參數和電特性，我們采用四個(gè)相同的N溝道IRFP250功率管來(lái)構成H橋電路。

　　FET 基極驅動(dòng)電路選用MOSFET專(zhuān)用柵極集成電路IR2109作為核心模塊，該芯片是一種單通道、柵極驅動(dòng)、高壓高速功率器件，采用高度集成的電平轉換技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了邏輯電路對功率器件的控制要求，上管采用外部自舉電容上電，使驅動(dòng)電源數目大大減少，控制了電路板的體積，降低了成本，提高了系統可靠性 [4]。

　　驅動(dòng)電路如圖3-2所示，兩個(gè)IR2109的IN端為驅動(dòng)H橋同臂上下兩個(gè)功率管的信號脈沖輸入端，分別通過(guò)具有高速性能的6N137光電耦合器接至PIC16F877單片機的兩個(gè)PWM脈沖輸出端口;兩個(gè)SD端分別與單片機的一個(gè)I/O口相連，控制電機停車(chē)操作;每個(gè)芯片的HO和LO端分別與同橋臂的功率管相連，控制電機轉速;VB端通過(guò)自舉二極管UF1005與+12V 電源相連，為了阻斷特殊電路中所承受的全部電壓，此處選用具有超快恢復特性的二極管UF1005。

　　圖3-2 電機驅動(dòng)電路