1918年汽車上引入6V蓄電池，1950年引入12V系統， 2011年汽車廠商開始推行48V系統。未來幾年，48V車載電子設備需求量將爆發式增長。為此，ZLG推出基于Elmos E523.52的適用于48V系統的直流無刷電機控制方案。

引言

2011年，奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷、大眾等汽車廠商聯合推出了48V車載電氣系統規范，以滿足日益增長的車載負載需求，更重要的是為了滿足2020年即將實施的嚴格的排放法規。為了節能減排，傳統發動機上的高負載附件電動化是必然趨勢，空調壓縮機、冷卻水泵、冷卻風機、鼓風機等大功率設備必將轉移到48V電驅動。隨著技術的進步，廠商也開始將12V/48V雙電壓系統進化到48V單電壓系統。

可以預見在不久的將來，48V系統車載電子設備的需求量會爆發式增長。基于市場趨勢，ZLG推出基于Elmos E523.52的無刷電機控制方案，該方案適配24V/48V系統下的水泵、風機等三相直流無刷電機。

E523.52芯片

E523.52—高集成度電機控制芯片

E523.52是德國Elmos公司推出的一款可編程三相直流無刷電機控制芯片，通過了AEC-Q100認證。它集成了6個柵極驅動器、1個相電壓檢測模塊、1個運放、1個11V降壓轉換器、2個線性穩壓器、16位RISC微控制器和內部檢測保護模塊。適用于24V/48V的車載系統汽車電機以及工業電機應用。

圖1 E523.52架構框圖

E523.52是直流無刷三相電機的單芯片解決方案，其特征如下：

高集成度的汽車級電機控制芯片；

電源電壓范圍12V-72V；

工作溫度：-40℃-150℃，具有內部溫度監控模塊；

集成汽車16位RISC處理器，H430內核；

具有ECC錯誤保護的32kByte Flash，16kROM，4kSRAM奇偶校驗保護；

集成11V最高100mA高效DC-DC轉換器；

集成兩個LDO，提供3.3V和1.8V電壓；

集成柵極驅動器，并具有可編程死區和保護功能；

集成運算放大器；

集成PWM模塊，可自動查表生成各種換向波形；

速率高達1MS/s的12位ADC，自主采樣序列，可與PWM同步；

4個定時器單元，具有捕獲、比較功能；

超高散熱效率的QFN36L7封裝，僅7x7mm。

E52352電機控制器設計

3.1硬件設計

AMC-48x50-E52352是ZLG推出的一款基于Elmos E523.52的汽車電機控制完整解決方案，旨在為廠商提供48V車載系統下的汽車無刷電機控制軟硬件參考。

如圖2，得益于E523.52的高集成度，方案僅用1個MCU、6+1個MOS管、1個采樣電阻、1個LIN PHY（選配）及必要的基礎器件，即搭建了完整的汽車三相直流無刷電機控制系統。

圖2 方案框圖

電源設計上，無需外部電源芯片。內部電源管理模塊將高壓轉換為11V、3.3V、1.8V，為柵極驅動器和MCU內部供電，同時可向外部負載（如LIN PHY）供電。

在電機驅動接口上，無需外部驅動電路，僅需6個外部MOSFET和少量基礎元件。

在檢測與保護上，無需外部運算放大器和電壓檢測電路。使用內部檢測與保護模塊和運算放大器，可實現電壓檢測、MOSFET欠壓和保護、電流控制和過流檢測功能。

9個可配置功能的IO，所有IO均可作為ADC輸入引腳，可非常方便地擴展功能。

圖3是AMC-48x50-E52352控制板實物圖，使用2層板，單面放置器件，PCB尺寸為φ90mm，設計最大功率為1.5kW。支持LIN、PWM、UART、電壓等多種調速方式，具有過/欠壓、過流、堵轉、空轉等保護機制。

圖3 實物圖

使用E523.52設計電機控制器，僅需極少的外部器件，可以使PCB布局和布線變得非常簡單，極大減少了BOM成本和PCB尺寸。在設計最大功率為500W左右的電機控制板時，單面放置器件的情況下，PCB尺寸可進一步縮小到φ60mm。另外得益于E523.52的高集成度及專門優化的引腳排列順序，可按需設計成單層板以減少PCB成本。ZLG可提供完整的《硬件設計指南》和PCB參考工程。

3.2軟件設計

AMC-48x50-E52352采用ELMOS特有的無傳感正弦波算法。該算法相比傳統的FOC算法，在保證電機運轉效率的前提下，極大降低了控制系統對電機參數的敏感度，同時控制參數也極大簡化。使用這套算法，在調試過程中無需測量電機參數，僅需簡單配置程序設置，加快了適配不同電機的開發進程。

ZLG可提供完整的針對車載冷卻風機和冷卻水泵進行優化控制的軟件包源碼。軟件包中包含無須配置參數的初始位置檢測算法，無須傳統的風機定位步驟，可以在順逆風中快速可靠啟動。

結語

E523.52是一款汽車級高集成度的電機控制芯片，專為電機控制設計，可以有效減少BOM成本和PCB尺寸。功能完整、使用方便的軟件可簡化調試步驟，加速開發進程。

ZLG推出的AMC-48x50-E52352汽車電機控制解決方案，在電機啟動、運行過程中，均表現出優異的性能。ZLG提供《硬件設計指南》、《軟件開發手冊》、《電機調試指南》和程序源碼，可協助廠商進行電機控制器快速開發。