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基于RH850/C1M和SID1182K/Si8286的高效率电动汽车电机驱动控制器解决方案

2018-01-12

类别：汽车电子

213

拍明

　　概述

　　电动汽车电机驱动控制器主要由功率系统和控制系统两部分组成：功率系统接收电池的直流电能，逆变成三相交流电供给汽车电机;控制系统接收电机转速等信号并反馈到仪表盘，控制器控制功率系统的频率，从而达到加/减速的目的。由于应用领域的特殊性，要求控制器具有高效率、高适应性、高可靠性，以保证车辆稳定、安全运行。

　　优势

　　• RH850/C1M 是汽车级MCU，内置旋变解码器(RDC)，可减少PCB面积;内置电流环算法，可提高效率，符合IOS26262标准，ASILD级;

【RH850/C1M】

Ideal for the motor control for HEV/EV. The high-end in-vehicle microcomputer of resolver / one digital converter loading

The RH850/C1M with internal Resolver/Digital Converter (RDC2) and motor control unit (EMU2) reduce CPU load and can control motors with very little CPU interaction.

Key Features:

ITEM		RH850/C1M
Part Name		R7F701271EAFP
CPU	CPU system	RH850G3M (With Lockstep)
	CPU frequency	240 MHz
	Internal peripheral guard function (IPG)	Supported
	System error notification function (SEG)	Supported
	Memory protection unit (MPU)	Supported
	Floating point unit (FPU)	Supported
Memory	Program Flash	2 MB
	Instruction cache	8 KB
	Local RAM	64 KB
	Data Flash	32 KB
	Global RAM	64 KB
External Interrupt	Maskable interrupt (IRQ)	8
External Interrupt	Non maskable interrupt (NMI)	1
DMA, DTS		DMA 16 channels, DTS 128 channels
Clock	Main oscillator (Main OSC)	20 MHz
Clock	PLL	Supported
Security	ICU-S was removed
I/O ports		66
Timers	Timer array unit J (TAUJ)	1 unit (4 timers / unit)
	Motor control timers (TSG3)	2 units
	Timer option (TAPA)	4 units
	Timer pattern buffer (TPBA)	1 unit
	Timers for operating system (OSTM)	2 units
	Encoder timers (ENCA)	2 units
	Watchdog timer (WDTA)	1 unit
Serial interfaces	Clocked serial interface (CSIH)	2 channels
	CAN interface (RS-CAN)	4 channels (total 256 message buffers)
	Serial communication interface (SCI3)	3 channels
A/D converter	12-bit A/D converter core	2 units
	ADCC0 (Input pin count and Track and Hold count)	10 input pins x 6 Track and Hold
	ADCC1 (Input pin count and Track and Hold count)	15 input pins x 6 Track and Hold
Motor control	Resolver/Digital Converter (RDC2)	1 unit
Motor control	Enhanced motor control unit (EMU2)	1 unit (2 channels)
Other functions		Error control module (ECM), Clock monitor (CLMA), Data CRC (DCRA) 2 units, Error collection coding (ECC), On-chip debug (OCD), Peripheral interconnection 1 (PIC1A) 1unit and Peripheral interconnection 2 (PIC2B) 1 unit
Power supply voltage	Internal	1.25 ± 0.1 V, 3.3 ± 0.3 V
	For I/O	5.0 ± 0.5 V
	For Resolver/Digital converter	5.0 ± 0.5 V
	For A/D converter	5.0 ± 0.5 V
Operating temperature	Junction temperature (Tj)	-40 to 150 ℃
Package		144-pin QFP (20 x 20 mm)

Pin count – Memory size Lineup:

Program Flash
SRAM

2MB 128KB	●
Pins Package	144 LFQFP

Block Diagram:

RH850/C1M.png

　　• IGBT/AE4 IGBT：650V/400A，芯片内置温度传感器，可提供最精确IGBT结温，可有效降低散热系统体积;

　　• SID1182K IGBT Driver，最大驱动电流8A，无须推挽可以直接到110Kw，-40℃～125℃的工作温度范围，带智能保护功能，高级软关断，高集成外围稳压管器件，还通过VDE，UL等认证;

【SID1182K】

SID11x2K是Power Integration公司推出的新款IGBT驱动芯片，其中SID1182K能够输出最大驱动电流达到8A，它可直接驱动450A(典型值)的IGBT开关器件，无需任何额外的有源元件，最大可以驱动600A功率模块。产品图片如下：

图1：SID1182图片.png

图1：SID1182图片

SID1182K采用创新的ESOP封装，具有9.5mm的爬电距离和600的CTI(相对漏电起痕指)，符合很多安全标准，确保了显著的工作电压余度和系统的高可靠性。SID1182K的绝缘层是固体，即使IGBT炸机，也不会损坏绝缘层。传统的驱动IC用稳压管在外部设置稳压器，这样不仅效率非常低，且为了散热，PCB板还需要提供额外的面积，提高了成本。SID1182K内置了一个稳压器，采用了双N厚道MOSFET的形式进行推动，不仅降低了成本，即使输出很大的电流也能保持很低的损耗。

SID1182K还有以下特点：

1)开关频率可达到250KHZ

2)集成的FluxLink™技术为原方与副方提供可靠绝缘

3)传输延迟时间非常短，仅为260ns

4)传输延迟抖动±5ns

5)副方供电为单极电源电压

6)工作环境温度介于-40°C至125°C之间

7)轨到轨稳压输出

8)具有独立的开通关断引脚

9)2层PCB紧凑低成本设计

SID1182K还具有很多先进的保护功能，具体功能如下：

1)原副边欠压保护(UVLO)与故障反馈

2)电阻串功率模块退饱和监测

3)采用高级软关断功能(ASSD)进行短路保护

4)基本有源钳位

SID118X在电动车的应用

在电动车电机控制器中，主拓扑IGBT需要驱动芯片来驱动。SID1182K可驱动电机逆变器，下图2为电机运行的主拓扑图，即三相逆变全桥拓扑。该电路六个IGBT，分三个桥臂，每个桥臂提供电机的一路电流。电机控制芯片发出的驱动信号经过SID1182K芯片隔离放大并传输到IGBT门极(如图3所示)，从而控制每个IGBT的开通和关断，将直流电转换为交流，从而驱动电机，让电动汽车可以自由驰骋!

图2：电机运行主拓扑图(三相逆变全桥电路).png

图2：电机运行主拓扑图(三相逆变全桥电路)

图3：SID1182K驱动原理电路图.png

图3：SID1182K驱动原理图

高效率电动汽车电机驱动控制器优选器件方案.png

　　• Si8286 隔离门驱动器，带欠压，过流，米勒等保护，隔离速度快(最快可达150MHz)，多通道隔离(最多达6通道)。

【Si8286/Si8285】

拥有系统安全功能的 ISODrivers

Si828x (Si8285 和 Si8286) 是高电流隔离栅极驱动器系列产品，拥有集成系统安全和反馈功能。这些设备非常适合用于驱动 MOSFET 和 IGBT，可广泛用于各种逆变器和电机控制应用。Si8285 和 Si8286 隔离栅极驱动器采用 Silicon Labs 自主研发的硅隔离技术，支持符合 UL1577、高达 5.0 kVrms 的耐受电压。与其他隔离栅极驱动器技术相比，通过此技术可获得更高性能，减少温度和寿命差异，零件匹配更紧密，并提供优异的共模抑制比。

设备输入为互补数字输入，适用于多种设置。隔离输入端还拥有多个控制和反馈数字信号。设备控制器可接收设备驱动器端功耗状态 (Si8285) 和故障状态的相关信息，并通过低电平有效复位引脚将设备从故障状态中恢复。

Si8285 输出端拥有单独的上拉和下拉栅极引脚。Si8286 拥有适用于以上两种功能的单引脚。专用的 DSAT 引脚可检测去饱和条件，并能以可控方式快速关闭驱动器。Si8285 设备还集成了米勒钳位功能，有助于有效关闭电源开关。

应用

• IGBT/MOSFET 门驱动器

• 工业、混合动力汽车 (HEV) 以及可再生能源逆变器

• 交流、无刷以及直流电机控制和驱动

• 消费者大型家用电器中的变速电机控制

• 隔离的开关模式电源和 UPS 电源

主要特点

• 支持使用额定电压 1200 V VCE，额定电流

300 A IC 的绝缘栅极双极晶体管 (IGBT)

• 系统安全功能

• 去饱和 (DESAT) 检测

• 故障反馈

• 欠压锁定 (UVLO)

• 故障状态软关闭

• Silicon Labs 的高性能隔离技术

• 业界领先的抗噪声干扰能力

• 高速、低延时及低偏移

• 提供最佳可靠性

• 30 V 驱动器端供电电压

• 集成米勒钳位功能(仅限 Si8285 产品系列)

• 电源就绪引脚(仅限 Si8285 产品系列)

• 互补驱动器控制输入

• Si8286 引脚输出与 HCPL-316J 兼容

• 紧凑封装：16 引脚宽体 SOIC

• 工业温度范围：–40 至 125°C

安全法规认证(正在申请)

• UL 1577 认证

• 1 分钟内最大 5000 VRMS

• CSA component notice 5A 认证

• IEC 60950-1(强化绝缘)

• VDE 认证合规

• VDE0884 第 10 部分(强化绝缘)

• CQC 认证

• GB4943.1(强化绝缘)

Si8286/Si8285系列

Si8285BD-IS

Si8285CD-IS

Si8286BD-IS

Si8286CD-IS

　　4)基本有源钳位

　　胶片式照相机的电机驱动Motor drive是组装在胶片式照相机内的微型电机或弹簧及其附件的总称，借助微型电机自动地卷取胶片，大多是指35毫米单镜头反光相机所用的。拍一片格和连拍可以交替，连拍时一般一秒钟拍3—5片格。视照相机的种类，将背部盖子换为长胶卷用片盒，即可拍250片格。除供利用软线的遥控摄影外，亦可借连接到定时器上的间隔控拍器自动地拍摄，或靠控制快门等，应用面较广。倘不需连拍时，使用自动卷片器亦可。

责任编辑：Davia

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标签：驱动控制器 IGBT 隔离驱动器