基于Atmel半導(dǎo)體方案的汽車雨刷系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)

1、基于atmel半導(dǎo)體方案的汽車雨刷系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)在目前已有的前端雙雨刷系統(tǒng)中，左右雨刷器之間的同步用機械銜接實現(xiàn)(圖1)。這很有須要，由于擋風(fēng)玻璃受污垢、風(fēng)及雨刷器的情況不同的影響，使左右雨刷器的狀態(tài)不同。多年來，汽車業(yè)向來在尋覓一種能降低噪聲和機械銜接空間要求的智能計劃。一種計劃就是用解決計劃替代機械銜接(圖2)。在這種架構(gòu)中，每個雨刷器都由向來流電機驅(qū)動。直流電機由可挺直安裝在電機組件內(nèi)部的微控制器和驅(qū)動ic來控制。用一接口處理左右雨刷器的同步問題，這樣，兩刷器之間就沒須要用法傳統(tǒng)雨刷系統(tǒng)那種機械銜接，其噪聲大大減小，同時也節(jié)約了空間。因為成本緣由，雨刷系統(tǒng)用法直流電機。一種支持和4個功率

2、控制方向驅(qū)動的全h橋柵極驅(qū)動器能控制這類電機。這種應(yīng)用的ic必需采納高工藝設(shè)計，必需適合在苛刻的環(huán)境中用法。另外，如擋風(fēng)玻璃雨刷系統(tǒng)這樣的高容量直流電機應(yīng)用應(yīng)當(dāng)采納優(yōu)化的通信接口。由于雨刷電子產(chǎn)品通常離汽車設(shè)備很近，所以，必需控制放射，汽車無線電的電子中斷會使汽車駕駛員難以忍受?？梢杂貌罘执型ㄐ沤涌?sci)來削減這類輻射，充實emc性能。sci收發(fā)器是一種差分器件，對于僅有一個雨刷器的系統(tǒng),它能以單端模式工作。這種柵極驅(qū)動器具備的sci功能使其與lin設(shè)備很類似。不過，與標(biāo)準(zhǔn)lin接口相比，數(shù)據(jù)傳輸率更快，高達(dá)100 k波特。每個雨刷器模塊(圖3)都由一個微控制器、一個高度集成的柵極驅(qū)動器

3、和直流電機組成。由多個霍爾測量兩個雨刷器的位置。驅(qū)動器通過雨刷器開關(guān)把指令送至微控制器。電子設(shè)備逼近雨刷器電機安裝，對空間要求不是很大。ecu消耗要低這一要求的重要性不斷增長。為能夠保證待用ic的靜態(tài)電流低，要采納專用喚醒和休眠模式。雨刷器應(yīng)用的典型功能劃分見圖4示，由微控制器、微控制器供電穩(wěn)壓器以及其他如的分立元件組成。為平安起見，例如在雨中駕駛時，雨刷器損壞可能就很危急，這就要求系統(tǒng)有一。為進(jìn)一步防止系統(tǒng)浮現(xiàn)故障，要求汽車ic具備無數(shù)功能，如過熱關(guān)閉、過壓和欠壓庇護(hù)、以及防短路全庇護(hù)，要滿足嚴(yán)格的汽車鑒定要求(防傳導(dǎo)干擾，emc和esd庇護(hù))。為解決這些問題，滿足以上要求，公司開發(fā)了ata

4、6026這一高度集成的柵極驅(qū)動器ic。該柵極驅(qū)動器ic包括一個5v/100ma穩(wěn)壓器加一個看門狗，對要求面積較小的較小型設(shè)計，這就削減了外部元件數(shù)，這在機電計劃中很關(guān)鍵。該ic舉行運動控制，因此這一功能不需要在微控制器中增強任何存儲器。看門狗執(zhí)行窗口看門狗的功能，在窗口打開期間，由微控制器通過wd引腳從低電平向高電平轉(zhuǎn)化時觸發(fā)。假如看門狗檢測到窗口錯誤，即在窗口打開時未觸發(fā)或者在窗口關(guān)閉時錯誤觸發(fā)，將會產(chǎn)生復(fù)位脈沖。圖5中的框圖給出了要實現(xiàn)的功能和典型應(yīng)用的原理圖。微控制器通過提供一pwm速度信號和一方向信號來控制ic的驅(qū)動功能。由于該芯片必需驅(qū)動外部h橋的柵極，所以包含有兩個推挽式驅(qū)動器，用

5、來控制兩個用作高端驅(qū)動器的外部功率nmos fet，另外還有兩個推挽式驅(qū)動器，用來控制兩個用作低端驅(qū)動器的外部功率nmos fet。驅(qū)動器可與標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)律電平功率nmos fet一起用法。高端控制驅(qū)動器用法外部自舉器給柵極提供超過電池電壓8v14v的電壓。也可以逆向控制電機。采納電荷泵給高端驅(qū)動器的柵極供電，這樣在兩個方向上都可能達(dá)到100%的占空比。為防止h橋浮現(xiàn)高峰值電流，采納非重疊相位實現(xiàn)外部功率nmos晶體管的切換。交錯導(dǎo)通時光由外部rc組合打算。內(nèi)部和外部電壓源采納低功率和低壓降片上穩(wěn)壓器。一個用作功率元件的外部晶體管有助于降低功耗。在待用期間，器件的休眠模式能保證靜態(tài)電流很低，通常為

6、35微安。對于6v9v的電池電壓，穩(wěn)壓輸出為5v ± 10%；電池電壓超過9v時，穩(wěn)壓輸出為5v ± 3%。為防止外部npn管和ic的損壞，用一感測檢測穩(wěn)壓器輸出電流。萬一浮現(xiàn)過電流，穩(wěn)壓器就將電流限制到指定的水平。也就是說，假如穩(wěn)壓器特性變?yōu)榉€(wěn)流器特性，則輸出電壓將擊穿。即使浮現(xiàn)永遠(yuǎn)的導(dǎo)通狀態(tài)(100% pwm，自舉功能不存在了)，全集成充電泵仍能給高端驅(qū)動器的外部功率mosfet的柵極供電。另外，用作反向電池庇護(hù)的外部功率nmos的柵極可由充電泵輸出供電。前面已經(jīng)提到，ecu應(yīng)用要具備休眠功能以滿足低電流消耗的要求。在ata6026的休眠模式下，可以用法引腳en或數(shù)據(jù)喚醒ic。惟獨幾個模塊處于換醒狀態(tài)(帶隙、帶有100 nf外部隔直電容的內(nèi)部5v穩(wěn)壓器、檢測en引腳閾值的輸入結(jié)構(gòu)和sci接收部分的喚醒模塊)。上電缺省態(tài)為激活模式。為了在兩個模式間變幻，采納3個步驟。除激活/不激活en引腳外，還有通過用法sci收發(fā)器實現(xiàn)的其次種喚醒辦法。在休眠模式下，sci收發(fā)器部分激活并在單端模式下工作。假如用sci去激活，則en引腳能保持低電平，而不干擾激活模式。因為穩(wěn)壓器、運動控制、看門狗和通信接口都集成在采納小型qfn封裝的單芯片上，因此可降低系統(tǒng)總