|
TLE9189功能總覽 電動化和智能化是中國汽車市場呈現(xiàn)出競爭白熱化的焦點，我們在討論汽車用戶體驗的舒適性，智能化等熱點話題的同時，也不容忽視汽車的安全，尤其與駕駛直接相關(guān)的電助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)和剎車系統(tǒng)(EMB)。 線控轉(zhuǎn)向和剎車也成為行業(yè)發(fā)展的熱點方向，這就更加要求系統(tǒng)在功能安全層面實現(xiàn)幾乎零容錯的極致可靠性。為此，英飛凌可以提供全套的解決方案，包括PMIC，AURIX™，Driver和MOSFET。其中，ASIL-D級別的三相BLDC driver作為連接MCU和MOS的關(guān)鍵元器件，在驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷和保護(hù)方面，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。 在此背景下，英飛凌基于多年汽車電機(jī)驅(qū)動的經(jīng)驗，尤其是經(jīng)典產(chǎn)品TLE9183，推出了全面技術(shù)升級的三相智能柵極驅(qū)動器TLE9189。如下圖所示，TLE9189具備200nC驅(qū)動能力以及低邊相電流的運(yùn)放精確采集功能，支持4.2V至36V寬電壓輸入。 其自適應(yīng)MOSFET控制技術(shù)，可在復(fù)雜工況下動態(tài)調(diào)節(jié)MOS開關(guān)特性，顯著提升EMC性能并降低功率損耗。通過集成高精度電流檢測與多層級診斷功能（覆蓋芯片自身、逆變器及MCU接口），實現(xiàn)了從信號輸入到功率輸出的全鏈路安全監(jiān)控，確保系統(tǒng)在單點失效時仍能維持功能完整性。 
TLE9189功能安全實現(xiàn)方法 TLE9189為了幫助客戶實現(xiàn)系統(tǒng)級的功能安全，在芯片層面做了非常多的故障診斷和保護(hù)，那么如何理解其內(nèi)在理念呢？抽絲剝繭，化繁為簡。首先將各種故障進(jìn)行分類，如下圖左側(cè)故障類型所示，包括過溫，MOS的Vds過流保護(hù)，門極狀態(tài)檢測等。然后對故障選擇對應(yīng)的反應(yīng)行為，如下圖中間的方框所示。最后MCU可以基于收到的故障報告，根據(jù)系統(tǒng)需求，控制系統(tǒng)進(jìn)入預(yù)定義的安全狀態(tài)。針對每個環(huán)節(jié)的詳細(xì)介紹，請參考用戶手冊。
TLE9189特點及帶來的系統(tǒng)級好處 基于英飛凌TLE9183的多年量產(chǎn)應(yīng)用經(jīng)驗，英飛凌在繼承上代產(chǎn)品的優(yōu)勢基礎(chǔ)上，為用戶帶來了新的技術(shù)特點。除了增加如下圖所示的內(nèi)置相位監(jiān)控功能和故障模式下的剎車功能以外，還采用了新的電流型門極驅(qū)動技術(shù)，具備active/freewheeling模式自動檢測，MOS開關(guān)時間測量等新功能，幫助用戶進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)性能，并且基于此，可以實現(xiàn)更豐富的診斷功能。
先進(jìn)的自適應(yīng)多段電流驅(qū)動技術(shù) MOS的開關(guān)過程是控制Vgs的電壓，達(dá)到閾值便進(jìn)入開啟狀態(tài)，但其本質(zhì)是給其寄生的電容進(jìn)行充放電。如下兩張圖所展示的MOS開關(guān)過程，開啟充電過程包括pre charge, charge, miller charge, post charge 和最后的hold階段；關(guān)閉放電過程包括pre discharge, miller discharge, discharge和最后的hold階段。 在繼承電流驅(qū)動序列控制的技術(shù)基礎(chǔ)上，TLE9189還增加了自適應(yīng)MOSFET控制功能, 使得TLE9189能精確控制MOSFET預(yù)充和預(yù)放電流，從而進(jìn)一步優(yōu)化預(yù)開啟和預(yù)關(guān)閉的時間。
基于上述多段電流自適應(yīng)控制的靈活配置和調(diào)節(jié)，可以為用戶提供以下好處。 1. 降低系統(tǒng)成本：通過軟件修改寄存器參數(shù)，進(jìn)而修正MOS開關(guān)充放電波形。這可以幫助用戶減少外圍器件的數(shù)量，減小PCB板面積，降低系統(tǒng)成本。 2. 提高系統(tǒng)效率：多段電流控制使客戶的系統(tǒng)在滿足EMC的情況下，開關(guān)損耗最低。 3. 優(yōu)化小占空比控制：MOS開啟和關(guān)閉過程的不對稱性增加了小占空比控制的難度。如下圖所示，通過分別設(shè)置不同的開啟和關(guān)閉過程的充放電電流，使MOS真正的開關(guān)占空比更接近理論占空比。
TLE9189 多段電流電流控制實測波形 TLE9189除了可以為客戶提供豐富的文檔，還有評估板和對應(yīng)的上位機(jī)等工具，幫助用戶快速上手。下面，讓我們看看在TLE9189評估板上實測的表現(xiàn)吧。
如下圖所示，分別是MOS開啟和關(guān)閉的波形，包含了SH電壓，Vgs電壓和序列控制模式下的多段充放電電流。從圖中可以看到，我們通過調(diào)整充放電電流，可以得到非常完美的開啟和關(guān)閉過程。對該產(chǎn)品有興趣的朋友，歡迎大家聯(lián)系我們，了解更多產(chǎn)品細(xì)節(jié)，也可以通過官網(wǎng)提交你的需求。
本文作者：Yu Haipeng, Ai Vincent
|
1-2.png (134.24 KB)
