EPS电动助力转向系统的软硬件设计

　　行车信号的调理

　　由于车速CS、发动机转速FDJ、点火KEY这些信号幅度达到24V，也是需要调理后才能跟3.3V系统兼容，采用光电隔离是比较好的措施，参照图4所示：车载信号通过接插件把24V左右的行车信号引入VI1的光电隔离前端，隔离输出变为3.3V低压信号，以实现强弱电隔离输出。

　　H桥驱动电路、PWM调速原理、保护电路及电流反馈电路

　　H桥电机驱动电路与PWM调速原理

　　我们采用了Infineon公司的智能功率开关管BTS550P和MOS管IPB80N08S2L构建了H桥电路，BTS550P具有过载保护、过流限制、短路保护、超温保护、超压保护、负载电流反馈等，可以利用其负载反馈功能代替传统电路中的电流传感器。图5由V1、V2、V3、V4构成的H桥的简化框图。高端智能功率开关管BTS550P不需要增加倍压驱动电路，只要在2脚和地之间加上电压控制信号即可。

　　PWM调速原理：如果把DIR换向信号施加到高端管V1，把调速信号PWM施加到V4上，就会得到电流A-B的电动机正向助力;如果DIR、PWM信号施加到V2和V3上，则得到电流C-D的反向助力。根据BTS550P的驱动要求，上管的控制信号不需要倍压器件产生，接地或者接24V。BTS550P用于选择正向还是反向控制，PWM信号控制低端MOS管IPB80N08S2L电流大小，从而实现电机M的PWM调速。

　　电流反馈电路：BTS550P的第4脚为电流反馈端，接一个电阻就可以把电流信号转换成电压信号，供后面的比较器和AD转换使用。

　　采用智能功率开关BTS550P和MOS管IPB80N08S2L搭建的H桥电机驱动电路与传统的H桥电路相比就具有如下特点：

　　第一，高边管控制简单，控制电平信号不需要倍压器件专门产生，由普通的逻辑器件加晶体管就可实现。第二，简化H桥的电流测量，负载电流的反馈信号可直接输入到单片机作为控制参数。第三，智能功率开关BTS550P本身具有过载保护机制，可简化电路过载保护设计。整个H桥设计在一块铝基板的PCB板上，功率器件的热量通过铝基板传导到散热器上，实现完美的散热工艺。

　　MOS管驱动电路

　　图6采用V1、R1-R4、C1组成的电子开关电路，用于驱动H桥高边管的BTS550P的控制极，实现弱电控制强电的目的。当H桥高边管控制信号输出高电平时，V1导通，BTS550P的控制极第2脚变低，反之变高，以实现高边管开关。PWM信号通过V3控制H桥的低边管V4，此为H桥的单边桥的控制原理，另一边相同。