Solexdrive1SolexDrive 的设计目标是打造一款性能卓越的集成电路,用于控制柴油和汽油发动机的燃油喷射器,并实现极低的排放。在汽车应用中,SolexDrive 控制外部 MOSFET 放大器,这些放大器又与喷油器相连。这些喷油器本质上是执行器线圈,能够以极高的精度运行。.


乍看之下,这款源自汽车领域专业应用的芯片如今成为EBV芯片产品组合的一部分,似乎有些出人意料;然而,EBV Elektronik深知市场对用于控制高精度执行器线圈的开关有着强劲的需求。这种需求不仅存在于汽车行业,也存在于各种工业应用领域。毕竟,EBV芯片的根本宗旨在于开拓新市场,挖掘此前未曾开发的机遇;而SolexDrive芯片正是EBV Elektronik再次践行这一宗旨的成果。
工业执行器线圈领域也为SolexDrive提供了极具吸引力的机遇。在这个细分市场,节能的重要性远不及汽车行业,这意味着SolexDrive芯片兼具节能特性和高精度,能够为EBV的客户带来真正的附加值。


连续控制:并非只有开或关两种状态。
在许多应用中,阀门通常只能配置为开或关。使用这种简单的开/关数字控制器很难实现精确计量。具体来说,当开/关数字控制器处于关闭状态时,少量待计量物质(例如水或工业气体)很容易从阀门泄漏。这会导致计量不准确或不必要的磨损,从而增加成本或资源消耗。然而,连续控制器可以实现更精确的调节。


过去,线圈通常只能通过简单的开关功能进行控制;但SolexDrive采用高精度脉冲宽度调制技术,实现了对线圈的精确控制。根据应用的不同,这可以用于控制线性线圈或有刷直流电机的速度。通过将精确控制与低侧或高侧控制器相结合,该解决方案开辟了广泛的可能性。.


电磁兼容性更佳,计量更精准。
除紧急情况外,通常无需高速阀门调节;然而,正是在需要如此高速调节的情况下(例如使用数字式开关控制器时),线圈才会承受高电流。这些高输入电流会导致开关问题:不仅控制元件(包括其保护电路)必须尺寸合适,而且高电流还会带来严重的电磁兼容性问题。

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此外,这些高浪涌电流会产生极高(且不必要的)功耗,有时甚至需要进行补偿。这些高电流以及在使用开关控制器时执行器线圈所承受的反向电流,会使所有这些组件承受巨大的疲劳,导致运行过程中需要频繁更换。.


然而,SolexDrive 采用 PWM(脉冲宽度调制)控制器,可以避免这些电流尖峰。这不仅减少了电磁不兼容引起的疲劳,还提高了精度,并显著延长了执行器线圈的使用寿命,因为它最大限度地减少了火花引起的问题。.


SolexDrive 在工业应用中
的典型应用包括配备多个执行器的机器人,以及从加油站到医疗设备等各种需要对线圈进行电子控制的应用。无论您需要伺服电机线圈、阀门、电感式位置执行器、液体和气体调节器、工业流量计、分布式通风控制器、线性执行器、专业农业喷灌系统等的控制器,SolexDrive 都可能是满足您需求的理想集成电路。


虽然并非所有应用都需要这种组件所提供的多样化和复杂的功能,但它仍然非常有用,因为它在电路板上占用的空间较小,并且由于其保护和诊断电路,提供了很高的可靠性。.


Solexdrive2除了汽车行业,SolexDrive 还可集成到各种需要提高电机效率的应用中。例如,导航、料斗、雪地摩托、商用车、摩托车以及农业和建筑机械等。.


众所周知,即使是继电器,由于其所集成系统的特性,其线圈也只能处于两种状态:导通和断开。凭借其极具吸引力的价格,SolexDrive 模块即使对于需要反馈或诊断信号以及相应保护电路的控制继电器而言,也同样适用。
在这些应用中,EBV 芯片不仅能显著降低继电器的电应力,还能显著降低浪涌电流。SolexDrive 可用于同时控制多达七个继电器,配置方式如下:五个采用高侧配置,四个采用低侧配置。


神经中枢。四个 SolexDrive 微核
通过两个独立的通道运行,每个通道包含两个微核(这意味着芯片总共包含四个微核)。这些微核是基本的微控制器,但它们可以彼此完全独立地运行。例如,这允许对四缸或六缸发动机的喷油器进行四路完全不同且独立的编程,从而控制四个不同的喷油器喷油序列。


微控制器独立运行,并以 65,535 个不同的值控制脉冲宽度调制器电流。SolexDrive 通过 SPI 接口从标准微控制器(例如电机控制单元中常见的微控制器)接收相应的 16 位值。SolexDrive 根据该信号生成脉冲宽度调制器序列,以控制 MOSFET。.


该芯片有两个通道,每个通道有两个时序器和两个微核。SolexDrive 可以使用五根诊断电缆在高侧配置下激活五个控制器,也可以使用六根诊断电缆在低侧配置下激活六个控制器。.


微内核仅为 RAM 类型,因此需要在初始化期间将微代码加载到 RAM 中,尽管可以动态更改参数。.


SolexDrive
智能解决方案之所以如此智能,是因为其集成的微核能够实时执行整个运行周期内的所有控制任务:从关机到加速阶段,包括在线调整峰值功率和峰值功率下降。它还能动态维持保持状态,直到功率下降被检测到,系统返回关机状态。每个阶段都可以定义不同的最大值和最小值。微核通过比较实际值与预先设定的峰值激活/停用值、保持功能的目标激活/停用值以及各种同步参数,来确保这些值的维持。


Solexdrive3因此,开发人员完全无需担心这些复杂的流程;他们只需确保微控制器通过 SPI 接口向 SolexDrive 提供合适的电流和时序参数即可。EBV 芯片会根据每个执行器线圈的工作状态自动调节线路电流,从而完成其余工作。.


发送到执行器的PWM电流脉冲始于微控制器触发信号的上升沿,止于其下降沿。SolexDrive测量流经线圈的电流,从而提供来自线圈电路的精确反馈。该芯片还包含必要的保护电路和诊断功能。.


片上网状开关允许开发人员将每个通道分配给四个集成音序器之一,从而使 SolexDrive 能够使用单个音序器处理多个通道。它包含四个数字音序器,每个音序器都能管理一个不同的通道。.


该芯片还包含一个DC/DC转换器,用于在高侧配置下控制MOSFET。众所周知,高侧配置需要比源极电压更高的栅极电压。因此,MOSFET(通过适当的抑制二极管)可以直接连接到IC输出;必要的保护电路已集成到SolexDrive中。.


SolexDrive 可产生高达 100 kHz 的脉冲宽度调制输出信号,因此它可以控制需要 30 nC(最大 50 nC)负载的 MOSFET。.

作者:

作者:Frank-Steffen Russ,EBV Elektronik 汽车部门垂直总监

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