解讀汽車電子電機(jī)驅(qū)動與電源電路 —電路圖天天讀（178）

　　汽車中電子子系統(tǒng)的激增導(dǎo)致了對小尺寸、高可靠性電源的需求，這類電源可以在汽車環(huán)境呈現(xiàn)的苛刻條件下工作。LTC3115-1在汽車運行條件下，甚至當(dāng)電池充電狀態(tài)或者大電流負(fù)載切換以及冷車發(fā)動引起的電壓瞬態(tài)導(dǎo)致電池電壓降至低于所需輸出軌時，仍能提供穩(wěn)定和良好調(diào)節(jié)的電壓，因此非常適用于汽車電源這類應(yīng)用。

　　顯示了一個5V汽車電源，該電源非常適用于發(fā)動機(jī)控制單元以及其他關(guān)鍵功能，包括行車安全、燃料系統(tǒng)和動力傳動子系統(tǒng)，在這類系統(tǒng)中，必須保持對處理器供電，甚至在最嚴(yán)重的輸入電壓瞬態(tài)時也沒有干擾。這類應(yīng)用采用2MHz開關(guān)頻率，以最大限度地降低所占用的面積，并消除對AM廣播頻段的干擾。

　　能應(yīng)對冷車發(fā)動情況的5V、2MHz汽車電源

　　VCC軌為LTC3115-1的內(nèi)部電路供電，其中包括電源電路柵極驅(qū)動器，而且該軌一般通過內(nèi)部線性穩(wěn)壓器從輸入軌供電。在這個應(yīng)用中，二極管D1旁路內(nèi)部線性穩(wěn)壓器，直接從穩(wěn)定的輸出電壓給VCC軌供電，以提高效率和輸出電流能力。在具備較高開關(guān)頻率的應(yīng)用中，這么做尤其有利，因為與通過內(nèi)部線性穩(wěn)壓器相比，從轉(zhuǎn)換器的輸出軌能更高效地提供更大的柵極驅(qū)動電流。圖3顯示了這個應(yīng)用電路在500mA負(fù)載、3.3V至40V輸入電壓時的效率。

　　智能車又稱為無人駕駛汽車，屬于輪式移動機(jī)器人的一種，是一個集環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、自動駕駛等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。智能汽車技術(shù)將許多領(lǐng)域聯(lián)系在一起，如計算機(jī)科學(xué)、人工智能、圖像處理、模式識別和控制理論等。智能汽車與一般所說的自動駕駛有所不同，它更多指的是利用GPS 和智能公路技術(shù)實現(xiàn)的汽車自動駕駛。這種汽車不需要人去駕駛，因為它裝有相當(dāng)于人的“眼睛”、“大腦”和“腳”的電視攝像機(jī)、電子計算機(jī)和自動操縱系統(tǒng)之類的裝置，這些置都裝有非常復(fù)雜的電腦程序，所以這種汽車能和人一樣會“思考”、“判斷”、“行走”，可以自動啟動、加速、剎車，可以自動繞過地面障礙物在復(fù)雜多變的情況下，能隨機(jī)應(yīng)變，自動選擇最佳方案，指揮汽車正常、順利地行駛。

　　電路系統(tǒng)是智能汽車硬件系統(tǒng)的核心，對于本硬件電路系統(tǒng)而言，穩(wěn)定性是需要優(yōu)先保證的性能指標(biāo)，畢竟跑完全程才是取得成績的前提。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)綜合考慮智能汽車的動力性、重心及電路板的緊湊性等其他指標(biāo)。

　　電機(jī)驅(qū)動模塊

　　電機(jī)驅(qū)動模塊為智能汽車的行駛提供動力，它的性能直接影響到后輪電機(jī)的控制性能，包括加速、減速與制動等性能。本文采用MOSFET 驅(qū)動芯片加全橋驅(qū)動方案，只需合理的選擇MOSFET驅(qū)動芯片和功率MOSFET 以保證性能即可。電路圖如圖6 所示。

　　舵機(jī)驅(qū)動模塊

　　舵機(jī)負(fù)責(zé)智能汽車的轉(zhuǎn)向，舵機(jī)模塊能否穩(wěn)定工作直接影響到智能汽車在賽道上高速行駛時的穩(wěn)定性以及轉(zhuǎn)向時的靈敏度和精確度。舵機(jī)工作原理為：舵盤角位由單片機(jī)發(fā)出的PWM 控制信號的脈寬決定，舵機(jī)內(nèi)部電路通過反饋控制調(diào)節(jié)舵盤角位。由于自身即為角度閉環(huán)控制，而且性能較好，故系統(tǒng)中就不必考慮外加舵機(jī)閉環(huán)。舵機(jī)驅(qū)動模塊電路如圖7 所示。舵機(jī)驅(qū)動模塊同樣屬于功率部分，用6N137光耦進(jìn)行信號隔離。

　　智能車輛是一個涉及多領(lǐng)域的復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，要達(dá)到實用的目的，還要進(jìn)一步深入下研究去，還有許多工作要做。在硬件上還需要解決因攝像頭自身精度的差異或其因外部因素丟失數(shù)據(jù)導(dǎo)致影響智能車正常運行的問題，增強(qiáng)抗干擾能力；在軟件上，還需要進(jìn)一步優(yōu)化算法，控制系統(tǒng)是智能汽車的核心內(nèi)容，針對智能汽車的功能需求，對智能汽車控制系統(tǒng)關(guān)鍵模塊進(jìn)行了研究，設(shè)計的各模塊被應(yīng)用于“飛思卡爾”智能汽車中，文中各圖對智能汽車的研究具有啟發(fā)作用。