上一篇分析了Model 3的電控的整體設計,這篇文章將通過Model 3的控制驅動一體板的電路布局已經所使用的IC進行簡單分析,希望對各位的電路設計會有幫助。
Model 3由一塊PCB完成了我們電機控制器常見的設計:控制板,驅動板和轉接板的設計,這種控制板、驅動板和轉接板一體化的設計也是現在設計發展的一個方向,優點是:
1、采用一體化設計減少了接插件和連接器的使用,在電機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物料;2
2、一體化設計,沒有了線束的連接,對于電機控制器的EMC的設計也是有益的,減少了傳導的途徑;
3、一體化設計,減少了物料的種類,PCB由兩到三塊降低為一塊,更有理由自動化生產。
缺點是:
對于線路的布局、低壓連接器的出線方式、母線銅排和三相銅排的設計有了更大的挑戰。
線路上的布局:將控制板和驅動板布局在一個板子上,首先要考慮高低壓的隔離和IGBT開關對控制部分的影響。
低壓連接器的出現方式,特斯拉是控制器配合自己的整車設計,沒有這方面的考慮,但對于零配件廠商來說,一款控制器需要匹配不同的車企,每日一個車企對出現方式要求不一樣。
母線銅排和三相銅排:首先要將高低壓分開,高壓銅排遠離低壓控制這一塊設計,零配件廠商更多的使用的是標準化封裝模塊,對于出線這一塊沒有太大的發揮空間,一體化設計對于銅排的走線是一個很大的挑戰。
先看一下一體板的正反面:包括了控制部分電路,驅動部分電路,對外低壓連接器,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地通過多個螺絲孔與控制器外殼連接,在板子的兩側各留2個Y電容預留空間。
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關斷電路-U3
驅動電源-U8、T1
母線電壓采樣-U31
高壓取電
放電電阻
其中驅動電源等一些驅動部分電路放在控制部分是因為,電路的初級需要控制部分供電,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型號為:TI公司的CAN芯片,型號為:SN65HVD1040A-Q1 EMC-Optimized High-Speed CANTransceiver;U14為NXP公司的LIN芯片:型號為:TJA1021。
旋變解碼電路:旋變解碼采用的是軟件解碼,調制電路使用的是ON公司的雙電源1A輸出的運放U26,型號為:TCA0372DWG。
DSP電路:DSP采用的是TI公司的DSP芯片,U2,型號為:TMS320F28377DPTP的DSP芯片,芯片的具體資料參考數據手冊。
DSP電源:特斯拉沒有使用TI公司為自己相對應的DSP設計的電源芯片,而是采用英飛凌的電源芯片,U4,型號為:TLF35584。
驅動電源電路:驅動電源采用的是反激電源設計,采用的TI的設計方案:TPS40210-Q1,U8,變壓器采用的是TDK的,下橋共用一個驅動電源。
高壓取電:
驅動部分電路:
驅動部分電路采用的是ST的驅動方案:驅動芯片型號為:STGAP1AS,驅動能力為5A,兩個推挽管的型號,只找到了一個:為ST公司的MOS管STD45P4LLF6A,SIC MOSFET為ST公司為特斯拉封裝的,型號為:SCTHS250N65G2AG,相關Datasheet已經上傳至知識星球。
MOSFET溫度采樣電路:采用的0603的熱敏電阻,單獨做了一個小板,并且為這塊小板開了模,設計了塑料支架。
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,并且在沒有對插外面連接器的時候不防水。
放電電阻:采用50個202電阻
? ? ? ?責任編輯:pj
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