電子水泵作為車載熱管理系統(tǒng)的關(guān)鍵執(zhí)行部件，是實(shí)現(xiàn)整車熱循環(huán)與精確散熱的核心裝置。當(dāng)前行業(yè)主流方案普遍采用基于BLDC（無刷直流）電機(jī)的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，其對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的連續(xù)平滑調(diào)節(jié)能力、高精度控制性能以及綜合成本優(yōu)勢(shì)，已成為該領(lǐng)域方案設(shè)計(jì)與選型的重要評(píng)估維度。

針對(duì)以上市場(chǎng)需求，進(jìn)芯電子推出基于ADM32F036A3Q DSP主控的汽車電子水泵解決方案，適用于40-400W/12V功率場(chǎng)景。該方案采用PWM/LIN通訊與單電阻FOC控制，在確保精確調(diào)速與實(shí)時(shí)故障診斷的同時(shí)，可以大幅簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并降低成本。

▲電子水泵

ADM32F036A3Q主控芯片介紹

ADM32F036A3Q 是面向電機(jī)控制的32位DSP車規(guī)級(jí)改進(jìn)型，集成LDO、電荷泵和6NMOS 預(yù)驅(qū)，搭載100M主頻32位DSP處理核+CLA，增強(qiáng)型控制外設(shè)，CAN、CANFD、LIN(帶收發(fā)器)、SPI、HRCAP 模塊，12位ADC，電壓比較器、溫度傳感器；可構(gòu)成高集成度電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)核心，直接驅(qū)動(dòng)功率管完成電機(jī)控制，支持有感、無感、方波、弦波等多模式。

▲ ADM32F036A3Q電機(jī)控制相關(guān)資源

同時(shí)， ADM32F036A3Q支持JTAG在線仿真，支持串口SCI方式的最低僅需四線的快速燒錄模式。

▲ 芯片引腳定義排布圖

ADM32F036A3Q應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

ADM32F036A3Q是一款高度集成的高性能BLDC/PMSM控制器，封裝為QFN56，通過AEC-Q100車規(guī)認(rèn)證。用戶在設(shè)計(jì)電機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)可實(shí)現(xiàn)優(yōu)的性價(jià)比，ADM32F036A3Q內(nèi)部集成了六路 NMOS Pre-Driver，電荷泵，運(yùn)算放大器，PGA，比較器，高速ADC,CAN/CANFD,SCI,SPI和LIN控制器+收發(fā)器等模塊。同時(shí)，采用高性能32位CPU,內(nèi)嵌 128KB Flash, 最高工作頻率為100MHz，可滿足高性能無刷電機(jī)控制的應(yīng)用要求，并簡(jiǎn)化系統(tǒng)硬件成本。適用于BLDC/PMSM電機(jī)方波、SVPWM/SPWM、FOC 驅(qū)動(dòng)控制。

硬件模塊介紹

電路模塊主要包括： 輸入防反母線電容輸入部分、ADM32F03A3Q最小系統(tǒng)、功率橋電路、ADC母線采樣電路、單電阻采樣運(yùn)放采樣電路和PWM/LIN通訊反饋電路。

?   輸入防反母線電容輸入部分

輸入通過N管，實(shí)現(xiàn)防反功能。使用CE4、L1和CE2，構(gòu)成π型濾波。能有效減少電源的干擾。

▲  防反母線電路

?   ADM32F036A3Q最小系統(tǒng)

ADM32F036A3Q最小系統(tǒng)如下圖所示，包含JTAG接口、SPI、LIN/PWM輸入等。

系統(tǒng)自帶的運(yùn)放OPA可以通過外圍電阻配置為差分模式用于母線電流采樣，運(yùn)放的輸出結(jié)果OP1OUT可接至COMP1 做硬件過流保護(hù)，COMP1內(nèi)部可以設(shè)置不同的比較電平，一旦觸發(fā)閾值，可直接封鎖PWM信號(hào)。

當(dāng)需要離線燒錄程序時(shí)，通過GPIO19、GPIO32還有VDDIO和GND信號(hào)測(cè)試焊盤，借助進(jìn)芯的離線燒錄工具可實(shí)現(xiàn)快速的脫機(jī)燒錄。

▲  芯片及接口原理圖

?   功率橋電路

功率橋電路采用上下管均為NMOS的配置，總計(jì)6個(gè)NMOS組成三相H半橋驅(qū)動(dòng)電路。

單采樣電阻0.001R，通過差分走線至ADM32F036A3Q的OP1的獨(dú)立運(yùn)放電路進(jìn)行運(yùn)放輸入到芯片口采樣進(jìn)行運(yùn)算。

▲ 功率橋電路原理圖

?   ADC母線電壓采樣電路

ADC采樣母線采樣電路，母線電壓的值進(jìn)行分壓送到芯片AD口，參與到FOC的運(yùn)算。

▲ ADC母線電壓采樣原理圖

?   單電阻采樣運(yùn)放采樣電路

通過內(nèi)部獨(dú)立運(yùn)放OP1組進(jìn)行差分運(yùn)放15倍，送到A2口用做過流保護(hù)，送到A4口進(jìn)行恒功率控制。

▲ 運(yùn)放部分電路

?   電荷泵電路

集成的電荷泵無需外部自舉電路，能提供 100%占空比支持。

▲ 電荷泵電路部分

?   PWM/LIN通訊反饋電路

外部輸入PWM/LIN信號(hào)，通過芯片內(nèi)部集成的LIN收發(fā)器模塊實(shí)現(xiàn)PWM/LIN通訊反饋和通過LIN_BUS和LIN_EN進(jìn)行遠(yuǎn)程休眠喚醒功能。

▲ PWM/LIN通訊電路

方案描述

采用單電阻弦波，電路簡(jiǎn)單，成本低。無感FOC，功率閉環(huán)、速度閉環(huán)。各項(xiàng)保護(hù)齊全（過欠壓、過流、堵轉(zhuǎn)、缺相、功率）等特點(diǎn)。

▲ 200W                                                                                           ▲ 400W

產(chǎn)品參數(shù)

l電壓：DC12V

l功率：40-400W

l多種保護(hù)措施：VDS保護(hù)、GDF保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、缺相保護(hù)、功率保護(hù)、啟動(dòng)保護(hù)等。

本方案使用無感單電阻FOC算法，母線電壓ADC檢測(cè)，通過PWM/LIN進(jìn)行控制不同的轉(zhuǎn)速及故障反饋功能。擁有帶載能力強(qiáng)、噪聲小、波形控制穩(wěn)定等特點(diǎn)。

技術(shù)支持

進(jìn)芯電子可為客戶提供以上方案的原理圖、PCB參考板圖、源代碼、以及方案所對(duì)應(yīng)的軟硬件開發(fā)技術(shù)支持，需進(jìn)一步了解方案詳情，歡迎致電0731-88731027。