史上最經(jīng)典電動自行車控制器設(shè)計方案

　　電流采樣時間點很重要。因為使用PWM脈沖驅(qū)動，這種脈沖驅(qū)動導(dǎo)致的直接結(jié)果是放大后的電流信號與PWM脈沖頻率相同，相位上滯后一定時間的脈動電流波形，這種波形如果沒有經(jīng)過濾波處理，將會類似于一個梯形，如果我們要獲得準(zhǔn)確的電流AD轉(zhuǎn)換值，最好的辦法就是在梯形波的上邊中間采樣電流信號，這樣所獲得的電流AD值才能較為準(zhǔn)確地反應(yīng)電流的實際大小。在SH79F081中AD轉(zhuǎn)換的采樣由ADCON中的GO/DONE啟動，完成一次ADC轉(zhuǎn)換分為采樣和保持兩段時間，采樣時間內(nèi)，外部仿真輸入信號將ADC內(nèi)部采樣電容充滿，保持時間內(nèi)，IC內(nèi)部逐次比較得出A/D結(jié)果。在應(yīng)用中ADC采樣的時間一般為2μS，而轉(zhuǎn)換時間為12μS. AD采樣啟動與PWM中斷同步，進入PWM中斷處理城市后，先執(zhí)行一些PWM事件的處理，然后開啟AD采樣，這樣采樣點剛好落在電流梯形波的上邊，即使由于PWM占空比很小時，開啟時間小于一次ADC轉(zhuǎn)換時間也沒有影響，只要保證大于采樣時間即2μS即可，轉(zhuǎn)換時間內(nèi)即使外部輸入仿真量變化了也不會影響ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果。

　　這樣采樣出來的結(jié)果實際上是PWM有效期間(為高)時的電流，電流控制實際是控制平均電流。(FLT短路保護是控制瞬態(tài)電流)。因此需要乘上PWM占空比得到平均電流，因為理論上，PWM周期內(nèi)無效(低電平)期間主回路上是沒有電流的。

　　根據(jù)電流采樣的結(jié)果來實時調(diào)整PWM的占空比，實現(xiàn)電流閉環(huán)，理論上電流閉環(huán)的時間常數(shù)可以做到一個PWM周期時間(60us左右)。

　　4.4.同步整流

　　電機是電感性負載，采用PWM開關(guān)驅(qū)動，在功率管關(guān)斷期間由于電流不能突變，必須要有續(xù)流回路，功率MOSFET一般內(nèi)置有續(xù)流二極管，但是續(xù)流二極管壓降在1V左右，而電動車工作電流可能達到20A，此時續(xù)流二極管消耗的功率會很大，很容易導(dǎo)致發(fā)熱燒毀。因此必須另外提供續(xù)流回路。

　　我們知道功率MOSFET，源級和漏級是可以互換的，因此可以將互補的橋臂驅(qū)動開啟建立續(xù)流回路，從而大大降低功耗。但需注意，上橋在關(guān)斷后，下橋不能立即開啟來實現(xiàn)續(xù)流，而是需要插入一個死區(qū)時間以避免上下橋臂直通造成電源短路。79F081有6路pwm輸出，內(nèi)部集成上下橋死區(qū)控制，因此實現(xiàn)同步續(xù)流非常方便。

　　5.總結(jié)

　　采用上述方案做成的電動車控制器，無需外加門電路，CPU執(zhí)行速度和ADC轉(zhuǎn)換速度都足夠滿足電流閉環(huán)速度要求，PWM六路輸出直接控制3相全控橋的6個晶體管。集成死區(qū)控制功能，因此很適合用在電動自行車控制器上，此方案實際測試效果不錯，目前已經(jīng)量產(chǎn)。

　　圖3 方案原理圖