基于集成芯片的ABS驅(qū)動電路設(shè)計

引 言
ABS作為如今汽車上必備的安全電子設(shè)備，其功能越來越受到人們的重視。ABS系統(tǒng)通過電磁閥和回油泵來完成對制動器中輪缸壓力的精細(xì)調(diào)節(jié)，以防止過度制動使車輪抱死。由于ABS工作環(huán)境十分惡劣，為保證電磁閥和電機響應(yīng)的高效性和可靠性，除了與執(zhí)行機構(gòu)本身的參數(shù)相關(guān)外，對驅(qū)動電路的設(shè)計也直接決定了驅(qū)動的品質(zhì)。
當(dāng)今汽車電子市場異?；馃?，競爭十分激烈。各大集成芯片公司，如ST，F(xiàn)reescale，Infineon均設(shè)計ABS的專用集成芯片，提出了自己的ABS解決方案。該芯片就像一個黑匣子，方便了電路的設(shè)計過程，并且由于其高度集成性，使電路更簡明，可靠性更高，代表了未來電路設(shè)計的方向。

1 ABS驅(qū)動電路的集成化方案
ABS驅(qū)動電路的集成化方案如圖1所示，選用TLE6210作直流電機和電磁閥總開關(guān)的高端驅(qū)動，選用L9349作為8個電磁閥(4進(jìn)4出)的低端驅(qū)動。

ABS控制器通過PWM控制，改變電磁閥線圈的電流通斷和頻率通斷，以實現(xiàn)車輪制動的輪缸增壓、保壓和減壓操作；當(dāng)電磁閥ABS減壓閥打開進(jìn)行減壓時，回油泵能使輪缸中的制動液返回制動主缸，以便在下個控制周期中使用；電磁閥的高邊總開關(guān)用來控制電磁閥的供電電路，若ABS系統(tǒng)發(fā)生故障，斷開電源使下面掛的8個電磁閥都不動作，恢復(fù)常規(guī)

電磁閥高邊總開關(guān)的輸出引腳為VR，當(dāng)ABS系統(tǒng)上電復(fù)位或看門狗給出控制信號，輸出腳即切換到ON狀態(tài)，這樣符合ABS實際工作的邏輯，也保證了當(dāng)ABS系統(tǒng)發(fā)生故障時，可迅速地退出對電磁閥的控制，恢復(fù)到常規(guī)制動。芯片的MRA腳為控制信號輸入端，輸出引腳MR驅(qū)動直流電機。當(dāng)MCU的I／O口給MRA腳一高電平時，外接的MOSFET導(dǎo)通，直流電機實現(xiàn)回油功能。由于電磁閥和電機為感性負(fù)載，還需要外接反向續(xù)流二極管。芯片的驅(qū)動部分具有過溫保護(hù)，過流保護(hù)和短路保護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)上述故障情況時，能自動關(guān)閉芯片，故有很強的自保護(hù)特性。
基于TLE6210芯片的高度集成化方案，不僅能大大簡化電機驅(qū)動電路和電磁閥前驅(qū)電路，還能使整個控制器所需分立芯片數(shù)大為減少，PCB板體積也更小，降低了成本，增強了控制器的可靠性。

3 基于L9349的電磁閥驅(qū)動
經(jīng)實驗測得，一般ABS壓力調(diào)節(jié)器的4個常開進(jìn)油電磁閥的最大起動電流約為3．6 A；4個常閉出油電磁閥最大起動電流約為2．4 A。而L9349的工作電壓4．5～32 V，兩路通道內(nèi)阻O．2 Ω，最大負(fù)載電流3 A；另兩路內(nèi)阻0．3 Ω，最大負(fù)載電流5 A，恰好能滿足ABS常開和常閉電磁閥的驅(qū)動電流要求，而且較低的導(dǎo)通內(nèi)阻又能保證低功耗，因此L9349非常適合進(jìn)行ABS電磁閥的驅(qū)動控制。電磁閥驅(qū)動電路原理圖見圖3。