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飞思卡尔S12ZVM:车用BLDC无传感器控制的创新芯片方案
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更新于2024-08-29
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"基于飞思卡尔S12ZVM的车用BLDC无传感控制方案是一种创新的单芯片解决方案,针对汽车应用中的BLDC电机设计。BLDC电机因其高能效、长寿命、紧凑结构、低噪音和高可靠性,在汽车行业中越来越受欢迎,特别是在替代传统的传送带和液压系统,提升燃油经济性和减少维护成本方面。然而,传统BLDC电机通常依赖于转子位置传感器来确保电励磁与转子同步,这在某些特定环境下,如转子在液体中运行时,可能会带来成本和可靠性问题。 飞思卡尔S12ZVM系列作为一款集成的控制器,旨在解决这些问题。它将微控制器(MCU)、MOSFET栅极驱动单元、电压调节器以及本地互联网络物理层等功能集成在一个芯片上,显著减少了PCB设计的复杂性和成本,降低了BOM(Bill of Materials)成本,同时也提高了系统的轻量化和低功耗性能。相比于分立式解决方案,S12ZVM通过片上集成技术,减少了50%的电路板面积,有助于汽车制造商减轻车辆重量,从而提升整体燃油效率。 该方案的设计重点在于实现无传感器控制,即使在没有转子位置传感器的情况下也能保持电机的正常运行,这对于在液体环境中工作的电机尤其重要。通过S12ZVM的强大功能,无需额外的传感器设备,就可以实现精确的位置检测和控制,从而简化了系统架构,提高了系统的稳定性和可靠性。 总结来说,飞思卡尔S12ZVM在车用BLDC无传感控制领域的应用,不仅解决了传统BLDC控制中的挑战,还带来了诸如小型化、低成本、高效能等多方面的优势,是现代汽车电子系统设计中不可或缺的一部分。"
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基于基于S12ZVM的车用的车用BLDC无传感控制方案无传感控制方案
摘要:针对车用BLDC无传感控制,提出基于飞思卡尔S12ZVM的单芯片解决方案。详细介绍了无传感BLDC控
制系统设计以及基 于S12ZVM无传感位置检测方案设计。 引言 BLDC电机与传统有刷电机相比,具有
更高的能效、更长的使用寿命、更紧凑的外形、更低的噪音和更高的可靠性,这些优点使得BLDC愈来愈多地出
现在汽车应用中,用来取代传送带和液压系统,提供额外功能和提高燃油经济性,同时消除维护成本。由于电
励磁必须与转子位置同步,因此BLDC电机在运行时,通常需要一个或多个转子位置传感器。由于成本、可靠
性、机械包装的原因,特别是当转子在液体中运行时,电机适宜在无位置传感器的条件下运行,即通
摘要:针对车用BLDC无传感控制,提出基于飞思卡尔S12ZVM的单芯片解决方案。详细介绍了无传感BLDC控制系统设
计以及基 于S12ZVM无传感位置检测方案设计。
引言
BLDC电机与传统有刷电机相比,具有更高的能效、更长的使用寿命、更紧凑的外形、更低的噪音和更高的可靠性,这些
优点使得BLDC愈来愈多地出现在汽车应用中,用来取代传送带和液压系统,提供额外功能和提高燃油经济性,同时消除维护
成本。由于电励磁必须与转子位置同步,因此BLDC电机在运行时,通常需要一个或多个转子位置传感器。由于成本、可靠
性、机械包装的原因,特别是当转子在液体中运行时,电机适宜在无位置传感器的条件下运行,即通常所说的无传感器运行。
对于汽车用BLDC控制系统来说,希望能做到PCB尺寸小,BOM成本低以及简单可靠,低功耗等特点,针对这系列的需
求,飞思卡尔半导体推出针对汽车三相无刷电机的单芯片解决方案S12ZVM家族。S12ZVM是目前市场上集成度的无刷直流
(BLDC)电机控制解决方案,有助于加快从直流(DC)到BLDC电机的过渡。
S12ZVM特点
飞思卡尔S12ZVM系列是具有突破性的技术,它将MCU、MOSFET栅极驱动单元、电压调节器和本地互联网络(LIN)物
理层这四个系统元素结合到一个单芯片解决方案中,如图1.通常实现这四个功能需要两至四个芯片。与其它分立式解决方案相
比,飞思卡尔通过片上集成将印刷电路板所占物理空间减少了50%.同时汽车制造商不断寻求可减轻汽车重量和降低功耗的方
法,因为这有助于提升燃油经济性。电子系统供应商和电机制造商也正在迎合这一趋势,但是在面对定制的解决方案时,他们
获得的解决方案往往不是的,或不具有可扩展性。S12ZVM系列提供诸多不同的产品版本,支持CAN和LIN通信协议,具有多
种存储器容量和封装选项。这将允许客户可重复使用硬件和软件设计,为空调风机、雨刮器、燃油泵和水泵等应用开发真正的
平台解决方案。
无传感BLDC控制系统设计
如图2所示,三相BLDC电机控制可采用三相六拍的控制方法,每隔60个电角度进行换向控制,同时对三相桥PWM控制可
采用单极性控制策略,上桥采用PWM控制,下桥可直接导通与地相连,其优点在于控制简单,较低的MOS管开关损耗及较低
的EMC噪音。
图3为采用S12ZVM的无传感BLDC控制系统设计框图,除了三相桥与采样电阻之外,整个控制都可以由S12ZVM内部来实
现。当采用三相六拍控制策略时,只需要一个采样电阻来检测电流的大小,S12ZVM内部有运放可以对电流信号进行放大并通
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