《電子技術應用》
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基于TLE6210和L9349設計的ABS驅動電路
摘要: 當前在ABS設計中普遍采用的電磁閥驅動電路設計均以功率MOSFET為主,輔之以保護回路,隔離措施等以保證其可靠性,還要設計專門的自診斷回路以進行故障檢測。雖然在具體電路的設計上分立方案有一定的靈活性,但成本和PCB空間的耗費較高;本方案采用ABS專用集成芯片TLE621O和L9349,集驅動和監測功能于一身,應用于ABS系統中能降低功耗,便于故障檢測,提高可靠性,大大改善了整個系統的性能。
Abstract:
Key words :

ABS作為如今汽車上必備的安全電子設備,其功能越來越受到人們的重視。ABS系統通過電磁閥和回油泵來完成對制動器中輪缸壓力的精細調節,以防止過度制動使車輪抱死。由于ABS工作環境十分惡劣,為保證電磁閥和電機響應的高效性和可靠性,除了與執行機構本身的參數相關外,對驅動電路的設計也直接決定了驅動的品質。

  當今汽車電子市場異常火熱,競爭十分激烈。各大集成芯片公司,如ST,Freescale,Infineon均設計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,代表了未來電路設計的方向。

  1ABS驅動電路的集成化方案

  ABS驅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的高端驅動,選用L9349作為8個電磁閥(4進4出)的低端驅動。

ABS驅動電路的集成化方案

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,以實現車輪制動的輪缸增壓、保壓和減壓操作;當電磁閥ABS減壓閥打開進行減壓時,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用來控制電磁閥的供電電路,若ABS系統發生故障,斷開電源使下面掛的8個電磁閥都不動作,恢復常規電磁閥高邊總開關的輸出引腳為VR,當ABS系統上電復位或看門狗給出控制信號,輸出腳即切換到ON狀態,這樣符合ABS實際工作的邏輯,也保證了當ABS系統發生故障時,可迅速地退出對電磁閥的控制,恢復到常規制動。芯片的MRA腳為控制信號輸入端,輸出引腳MR驅動直流電機。當MCU的I/O口給MRA腳一高電平時,外接的MOSFET導通,直流電機實現回油功能。由于電磁閥和電機為感性負載,還需要外接反向續流二極管。芯片的驅動部分具有過溫保護,過流保護和短路保護,當出現上述故障情況時,能自動關閉芯片,故有很強的自保護特性。

L9349作為8個電磁閥

  基于TLE6210芯片的高度集成化方案,不僅能大大簡化電機驅動電路和電磁閥前驅電路,還能使整個控制器所需分立芯片數大為減少,PCB板體積也更小,降低了成本,增強了控制器的可靠性

2基于L9349的電磁閥驅動

  經實驗測得,一般ABS壓力調節器的4個常開進油電磁閥的最大起動電流約為3.6A;4個常閉出油電磁閥最大起動電流約為2.4A。而L9349的工作電壓4.5~32V,兩路通道內阻O.2Ω,最大負載電流3A;另兩路內阻0.3Ω,最大負載電流5A,恰好能滿足ABS常開和常閉電磁閥的驅動電流要求,而且較低的導通內阻又能保證低功耗,因此L9349非常適合進行ABS電磁閥的驅動控制。電磁閥驅動電路原理圖見圖3。

電磁閥驅動電路原理圖

在圖3中,每片L9349能驅動4個電磁閥工作,屬于典型的低端驅動。通過Vs端口給芯片提供12V供電電壓;當給輸入端IN1~IN4PWM控制信號,就能方便地控制輸出端以驅動4路電磁閥工作,OUT1和OUT2端口的最大驅動能力為5A,應該連接ABS的常閉電磁閥;OUT3和OUT4端口最大驅動能力為3A,應連接ABS常開電磁閥,不可接反;EN端口為使能端,能通過MCU快速關閉芯片;L9349的數字地和模擬地分開,提高了驅動模塊的抗干擾

ABS作為如今汽車上必備的安全電子設備,其功能越來越受到人們的重視。ABS系統通過電磁閥和回油泵來完成對制動器中輪缸壓力的精細調節,以防止過度制動使車輪抱死。由于ABS工作環境十分惡劣,為保證電磁閥和電機響應的高效性和可靠性,除了與執行機構本身的參數相關外,對驅動電路的設計也直接決定了驅動的品質。

  當今汽車電子市場異常火熱,競爭十分激烈。各大集成芯片公司,如ST,Freescale,Infineon均設計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,代表了未來電路設計的方向。

  1ABS驅動電路的集成化方案

  ABS驅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的高端驅動,選用L9349作為8個電磁閥(4進4出)的低端驅動。

ABS驅動電路的集成化方案

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,以實現車輪制動的輪缸增壓、保壓和減壓操作;當電磁閥ABS減壓閥打開進行減壓時,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用來控制電磁閥的供電電路,若ABS系統發生故障,斷開電源使下面掛的8個電磁閥都不動作,恢復常規電磁閥高邊總開關的輸出引腳為VR,當ABS系統上電復位或看門狗給出控制信號,輸出腳即切換到ON狀態,這樣符合ABS實際工作的邏輯,也保證了當ABS系統發生故障時,可迅速地退出對電磁閥的控制,恢復到常規制動。芯片的MRA腳為控制信號輸入端,輸出引腳MR驅動直流電機。當MCU的I/O口給MRA腳一高電平時,外接的MOSFET導通,直流電機實現回油功能。由于電磁閥和電機為感性負載,還需要外接反向續流二極管。芯片的驅動部分具有過溫保護,過流保護和短路保護,當出現上述故障情況時,能自動關閉芯片,故有很強的自保護特性。

L9349作為8個電磁閥

  基于TLE6210芯片的高度集成化方案,不僅能大大簡化電機驅動電路和電磁閥前驅電路,還能使整個控制器所需分立芯片數大為減少,PCB板體積也更小,降低了成本,增強了控制器的可靠性

2基于L9349的電磁閥驅動

  經實驗測得,一般ABS壓力調節器的4個常開進油電磁閥的最大起動電流約為3.6A;4個常閉出油電磁閥最大起動電流約為2.4A。而L9349的工作電壓4.5~32V,兩路通道內阻O.2Ω,最大負載電流3A;另兩路內阻0.3Ω,最大負載電流5A,恰好能滿足ABS常開和常閉電磁閥的驅動電流要求,而且較低的導通內阻又能保證低功耗,因此L9349非常適合進行ABS電磁閥的驅動控制。電磁閥驅動電路原理圖見圖3。

電磁閥驅動電路原理圖

在圖3中,每片L9349能驅動4個電磁閥工作,屬于典型的低端驅動。通過Vs端口給芯片提供12V供電電壓;當給輸入端IN1~IN4PWM控制信號,就能方便地控制輸出端以驅動4路電磁閥工作,OUT1和OUT2端口的最大驅動能力為5A,應該連接ABS的常閉電磁閥;OUT3和OUT4端口最大驅動能力為3A,應連接ABS常開電磁閥,不可接反;EN端口為使能端,能通過MCU快速關閉芯片;L9349的數字地和模擬地分開,提高了驅動模塊的抗干擾力

D1~D4是故障診斷引腳,必須外接上拉電阻才能使用,電路正常工作時,該引腳為邏輯高電平,若有故障發生,即會自動置為邏輯低電平。通過對各獨立通道的輸入控制端和狀態反饋端進行邏輯組合,可實時識別出輸出端的工作狀態,并立即做出相應的措施,包括退出ABS功能,點亮故障顯示燈,傳輸故障碼。功能真值表見表1。

功能真值表

  3結語

  當前在ABS設計中普遍采用的電磁閥驅動電路設計均以功率MOSFET為主,輔之以保護回路,隔離措施等以保證其可靠性,還要設計專門的自診斷回路以進行故障檢測。雖然在具體電路的設計上分立方案有一定的靈活性,但成本和PCB空間的耗費較高;本方案采用ABS專用集成芯片TLE621O和L9349,集驅動和監測功能于一身,應用于ABS系統中能降低功耗,便于故障檢測,提高可靠性,大大改善了整個系統的性能。

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