2.2 峰值电流保护
电动自行车在使用过程中会有多种可能的情况导致瞬间峰值电流很大,这个电流如果超过MOS管的最大可耐受电流,MOS管将被击穿。所以峰值电流保护是非常必要的。峰值电流保护的关键是响应速度。通常采用硬件的方式来实施,如将采样的电流送到一个比较器进行比较,比较器的输出再通过逻辑电路与PWM的输入信号相“与”。在CY8C24533芯片中包含模拟模块,CT(连续时钟)的模拟模块可以作可编程的比较器和可编程的放大器。我们将CT模块作放大器用于放大电流信号,另一个CT模块作比较器,用于比较电流信号,比较器的阈值可以程序设置。放大器的输出作为比较器的输出,比较器输出到比较总线,比较总线经LUT输入到数字模块的双缓冲器中的另一个缓冲器,这个缓冲器的输出经由行输出总线的LUT与PWM信号实现“与”操作(见图4或图5)。如果峰值电流超过设定的阈值,比较器的输出将封住PWM的输出,对MOS管实施有效的保护。
2.3 平均值电流保护
平均值电流保护对保护电机和MOSFET是非常重要的,尤其在堵转时。因为长时间的堵转会产生高温而致使电机或MOSFET被烧毁。CY8C24533有高速逐次逼近ADC,因此可以利用上述的同步触发方式在每个PWM周期的固定时刻采样电流值,以获得平均值电流。如果这个值超过设定的阈值并持续一段时间(如3s以上),控制器自动保护软件即会采取相应的措施,如减少PWM的输出或关断PWM,来对电机和MOSFET实施有效的保护。
2.4 1:1助力
CY8C24533有数字模块可以用作捕捉定时器,捕捉踏板转轴的转速信号,获得模拟的1:1助力信号,然后通过对PWM的输出的控制,实现模拟的1:1助力或1:N控制。由于CY8C24533的闪存空间高达8KB,可允许用户程序设计多种功能和保护。
基于CY8C24533的电动自行车控制器还包括超静音功能、防飞车功能、短路保护功能、欠压保护功能、定速巡航、ABS刹车再生制动等功能。超静音功能减少了起步噪声;防飞车功能解决了无刷控制器由于转把或线路故障引起的飞车现象,提高了系统的安全性;短路保护功能防止电机三根相线输出端任意两端短路或三端全短路,以及控制器不会烧毁;欠压保护功能使得电池电量不足时及时通知用户更换电池。定速巡航、ABS刹车使控制器的性能更加完善。
3 结束语
基于CY8C24533的电动自行车控制器,利用其模拟、数字和路由资源使整个系统只用一个芯片便实现了上述的所有控制功能,因此无需任何外围芯片,外围元件的数目也相应减少。由于CY8C24533的模拟、数字和路由等资源也是可编程的,其使设计工程师的智慧和创意得到更多体现的同时,也使电动自行车控制器的性能得到更多的提升。