這篇文章將通過Model 3的控制驅(qū)動(dòng)一體板的電路布局已經(jīng)所使用的IC進(jìn)行簡單分析,希望對(duì)各位的電路設(shè)計(jì)會(huì)有幫助。

Model 3由一塊PCB完成了我們電機(jī)控制器常見的設(shè)計(jì):控制板,驅(qū)動(dòng)板和轉(zhuǎn)接板的設(shè)計(jì),這種控制板、驅(qū)動(dòng)板和轉(zhuǎn)接板一體化的設(shè)計(jì)也是現(xiàn)在設(shè)計(jì)發(fā)展的一個(gè)方向,優(yōu)點(diǎn)是:1、采用一體化設(shè)計(jì)減少了接插件和連接器的使用,在電機(jī)控制器中低壓接插件、連接器和線束一起,是一筆很高的成本,幾乎是僅次于IGBT和母線電容的第二高的高價(jià)物料;

2、一體化設(shè)計(jì),沒有了線束的連接,對(duì)于電機(jī)控制器的EMC的設(shè)計(jì)也是有益的,減少了傳導(dǎo)的途徑;

3、一體化設(shè)計(jì),減少了物料的種類,PCB由兩到三塊降低為一塊,更有理由自動(dòng)化生產(chǎn)。

缺點(diǎn)是:對(duì)于線路的布局、低壓連接器的出線方式、母線銅排和三相銅排的設(shè)計(jì)有了更大的挑戰(zhàn)。

線路上的布局:將控制板和驅(qū)動(dòng)板布局在一個(gè)板子上,首先要考慮高低壓的隔離和IGBT開關(guān)對(duì)控制部分的影響。

低壓連接器的出現(xiàn)方式,特斯拉是控制器配合自己的整車設(shè)計(jì),沒有這方面的考慮,但對(duì)于零配件廠商來說,一款控制器需要匹配不同的車企,每日一個(gè)車企對(duì)出現(xiàn)方式要求不一樣。

母線銅排和三相銅排:首先要將高低壓分開,高壓銅排遠(yuǎn)離低壓控制這一塊設(shè)計(jì),零配件廠商更多的使用的是標(biāo)準(zhǔn)化封裝模塊,對(duì)于出線這一塊沒有太大的發(fā)揮空間,一體化設(shè)計(jì)對(duì)于銅排的走線是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

先看一下一體板的正反面:包括了控制部分電路,驅(qū)動(dòng)部分電路,對(duì)外低壓連接器,三相電流霍爾傳感器、三路IGBT溫度采樣和母線放電電阻。

板子整體來看:整塊板子有很明顯的隔離帶,將高壓部分和低壓部分分開,將六個(gè)橋臂很明顯的分開;EMC處理,板子四周將電源地和PE地通過多個(gè)螺絲孔與控制器外殼連接,在板子的兩側(cè)各留2個(gè)Y電容預(yù)留空間。

控制電路部分包括:

CAN電路-U12、U13

LIN電路-U14

旋變解碼電路-U26

DSP電路-U2

DSP電源-U4

EEPROM電路-U15

PWM關(guān)斷電路-U3

驅(qū)動(dòng)電源-U8、T1

母線電壓采樣-U31

高壓取電

放電電阻

其中驅(qū)動(dòng)電源等一些驅(qū)動(dòng)部分電路放在控制部分是因?yàn)?電路的初級(jí)需要控制部分供電,所以也將這部分電路列到控制電路部分。

兩路CAN通訊一路LIN通訊:兩路CAN通訊芯片分別位于板子的正反買面U12和U13,其中U12和U13型號(hào)為:TI公司的CAN芯片,型號(hào)為:SN65HVD1040A-Q1 EMC-Optimized High-Speed CANTransceiver;U14為NXP公司的LIN芯片:型號(hào)為:TJA1021。

旋變解碼電路:旋變解碼采用的是軟件解碼,調(diào)制電路使用的是ON公司的雙電源1A輸出的運(yùn)放U26,型號(hào)為:TCA0372DWG。

DSP電路:DSP采用的是TI公司的DSP芯片,U2,型號(hào)為:TMS320F28377DPTP的DSP芯片,芯片的具體資料參考數(shù)據(jù)手冊(cè)。

DSP電源:特斯拉沒有使用TI公司為自己相對(duì)應(yīng)的DSP設(shè)計(jì)的電源芯片,而是采用英飛凌的電源芯片,U4,型號(hào)為:TLF35584。

驅(qū)動(dòng)電源電路:驅(qū)動(dòng)電源采用的是反激電源設(shè)計(jì),采用的TI的設(shè)計(jì)方案:TPS40210-Q1,U8,變壓器采用的是TDK的,下橋共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源。

高壓取電:

驅(qū)動(dòng)部分電路:

驅(qū)動(dòng)部分電路采用的是ST的驅(qū)動(dòng)方案:驅(qū)動(dòng)芯片型號(hào)為:STGAP1AS,驅(qū)動(dòng)能力為5A,兩個(gè)推挽管的型號(hào),只找到了一個(gè):為ST公司的MOS管STD45P4LLF6A,SIC MOSFET為ST公司為特斯拉封裝的,型號(hào)為:SCTHS250N65G2AG,相關(guān)Datasheet已經(jīng)上傳至知識(shí)星球。

MOSFET溫度采樣電路:采用的0603的熱敏電阻,單獨(dú)做了一個(gè)小板,并且為這塊小板開了模,設(shè)計(jì)了塑料支架。

霍爾電路:電流霍爾傳感器采用的是定制的,采集兩相電流。

低壓連接器:低壓連接器做的比較膽大,采用的很長的三排排針,并且在沒有對(duì)插外面連接器的時(shí)候不防水。

放電電阻:采用50個(gè)202電阻