【L99H92直流电机驱动评估板】AEK-MOT-WINH92开发板电路分析

suntongxue · 发表于2024-11-12 22:42

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AEK-MOT-WINH92开发板：该电路板设计基于用于汽车应用的L99H92 H桥栅极驱动器，其特点是灵活电流传感为先进的防夹算法开发提供了不同的工具。开发板新特性：

新的防夹机制：
- 不利用电机编码器，而是利用电路板的三种不同类型的电流感应（串联、低侧和高侧）来实现防夹功能。
配置灵活：
- 可配置为与双向直流马达的单一H桥配合使用，或与两个单向直流马达的两个独立半桥配合使用。
连接便捷：
- 尺寸紧凑，可以轻松连接到任何微控制器。
- 利用单独的专用连接器进行SPI通讯、电流感应和具有故障检测功能的基本马达命令界面。
可调节增益：
- 用于防夹和满足任何车窗操作条件（如恶劣天气条件下打开窗户时，电流范围水平可能会发生变化）。
诊断功能：
- 提供三种诊断功能，用于检测设备在关闭状态时潜在的接地短路、电池短路和负载开路情况。
- 如果发生故障，DIAG接脚会向外部MCU发出警报。
故障安全按钮：
- 在电路板布局中新增了一个故障安全按钮，用于在开发阶段进行系统调试。
反极性保护：
- 给电路板提供强大的保护，防止因电源极性反转而造成的损坏。
高电流能力：
- 四个外部MOSFET允许电流高达50A，符合电路板功耗能力。
- 通过可编程增益电流传感实现防夹检测
- •在线、低压侧和高压侧电流传感选项
  •诊断引脚在发生故障时提醒微控制器，避免通过SPI进行循环按需故障检查，从而确保及时干预
  •反向电池保护专用电路
  •故障检测能力：
  –开路负载、对地短路和对蓄电池短路情况
  –热警告和超温停机
  –欠压/过压保护
  –过电流保护
  •组件数量少
  •为直流汽车应用提供L99H92 H桥栅极驱动器
  •紧凑型尺寸：103毫米x80毫米
  •包含在AutoDevkit生态系统中

左侧为AEK-MOT-WINH92开发板核心IC：L99H92是意法半导体（STMicroelectronics）推出的一款车规闸极驱动器，是符合AEC-Q100标准的器件。它集成了SPI端口、电荷泵及安全功能，并支持全桥与双半桥控制，适用于汽车电动系统如天窗、车窗等的直流电机控制。具有灵活的栅极驱动器，可配置电流传感，先进直流电机控制的诊断和保护功能。L99H92设计用于在单个H桥或双独立半桥配置中驱动4个外部N沟道MOSFET晶体管，用于汽车应用的直流电机控制。集成了两个可自由配置的电流感测放大器。设备具有低功耗(待机功耗)，当前功耗小于5ua。可编程栅极驱动电流可以最大限度地减少EM1。每个栅极驱动器独立监测其外部MOSFET漏源电压以应对故障情况。可编程的交叉电流保护时间可以避免每个半桥的高侧和低侧激活的并发性。两个非工作状态诊断比较器检测接地短路、电池短路或开负载条件。集成标准串行外围设备接口(SPI)控制设备并提供诊断信息。额外的DIAGN输出引脚比SPI通信更快地提醒微控制设备发生故障。L99H92设备实现了诊断和保护功能，如供电电压监测、充电泵电压监测、过电流保护、温度报警和过温停机。这些器件装在TQFP32和QFN32封装中，两者都带有外露焊盘。QFN32具有可湿润的侧面，便于对焊点进行目视检查。

内部逻辑图：

工作原理：

开发板的原理图：

开发板背面有个运放：TSC103IYPT，是一款由意法生产的运算放大器及比较器，具有高共模电压范围、高共模抑制比和低输入偏置电压等特性，它通常被用于需要精确电流检测的应用中，如汽车电子、工业自动化、电源管理等。

资格：AEC-Q100
准确性：2.5%
放大器类型：High-Side Current Sense Amplifier（高边电流检测放大器）
描述/功能：High side current sense amplifier（高边电流检测放大器）
输入类型：Common Mode（共模输入）
3dB带宽：700 kHz
双重电源电压：-2.1 V to +65 V
增益V/V：20 V/V、25 V/V、50 V/V、100 V/V
转换速率（SR）：0.6 V/us

AEK-MOT-WINH92是一款功能强大、配置灵活且安全可靠的车窗升降解决方案评估板。充分展示了L99H92闸极驱动器的灵活电流感应功能，其工作原理基于H桥MOSFET控制，内置了电荷泵，用于为高边驱动器供电。在车辆电池电压波动时，电荷泵能够确保驱动器运行正常，甚至在电压低至5.41V时仍能正常输出。此外，L99H92还提供了电池反接保护功能，以保护电路免受电池极性反转造成的损坏。为高级防夹算法开发提供了不同的工具。同时，其紧凑的尺寸和便捷的连接方式使得它易于集成到任何微控制器系统中。L99H92是一款功能强大、安全可靠的车规栅极驱动器，通过灵活的配置和多种安全保护功能，实现了对高电流电机的精确控制。使其在汽车系统中具有广泛的应用前景。