基于單片機的EPS驅動(dòng)電路設計

2 EPS控制系統硬件電路設計

2.1 微控制器的選擇

MOTOROLA公司的MC9S12系列單片機是基于16位HCS12 CPU及0.5μm制造工藝的高速、高性能5.0V FLASH微控制器，是根據當前汽車(chē)的要求設計出來(lái)的一個(gè)系列。它使用了鎖相環(huán)技術(shù)或內部倍頻技術(shù)，使內部總線(xiàn)速度大大高于時(shí)鐘產(chǎn)生器的頻率，在同樣速度下所使用的時(shí)鐘頻率較同類(lèi)單片機低很多，因而高頻噪聲低，抗干擾能力強，更適合于汽車(chē)內部惡劣的環(huán)境。設計方案采用MC9S12DP256單片機，其主頻高達25 MHz，同時(shí)片上還集成了許多標準模塊，包括2個(gè)異步串行通信口SCI，3個(gè)同步串行通信口SPI，8通道輸人捕捉/輸出比較定時(shí)器、2個(gè)10位8通道A/D轉換模塊、1個(gè)8通道脈寬調制模塊、49個(gè)獨立數字I/0口（其中20個(gè)具有外部中斷及喚醒功能）、兼容CAN2.OA/B協(xié)議的5個(gè)CAN模塊以及一個(gè)內部IC總線(xiàn)模塊；片內擁有256 KB的Flash EEPROM，12KB的RAM及4KB的EEPROM，資源十分豐富。

2.2 硬件電路總體框架

電動(dòng)助力轉向系統的硬件電路主要包括以下模塊：MC9S12DP256微控制器、電源電路、信號處理電路、直流電機功率驅動(dòng)模塊、故障診斷模塊與顯示模塊、車(chē)速傳感器、扭矩傳感器、發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火信號、電流及電流傳感器等接人處理電路，另外還有電磁離合器等，EPS系統的硬件邏輯框架如圖2所示。

　　2.3 電機控制電路設計

直流電動(dòng)機是EPS系統的執行元件，電機的控制電路在系統設計中有著(zhù)特殊的地位。在本系統中采用脈寬調制（PWM）控制H橋電路實(shí)施對直流電動(dòng)機的控制，由4個(gè)功率MOSFET組成，如圖3所示。采用PWM伺服控制方式，MOSFET功率管的驅動(dòng)電路簡(jiǎn)單，工作頻率高，可工作在上百千赫的開(kāi)關(guān)狀態(tài)下。系統采用4個(gè)International Reetifier公司生產(chǎn)的IRF3205型MOSFET功率管組成H橋路的4個(gè)臂。IRF3205具有8 mΩ導通電阻、功耗小、耐壓達55V、最大直流電流110A、滿(mǎn)足EPS系統對MOSFET功率管低壓（正常工作不超過(guò)15V）大電流（額定電流30 A）的要求。