【文章內容簡介】 片機的工作速度是M51單片機的30一40倍；并且增加了休眠功能及低功率、非揮發(fā)的CMOS工藝，一般耗電在1～2．5mA，典型功耗情況，WDT關閉時為100hA，其功耗遠低于M51單片機，更適用于電池供電的應用設備。(3)工業(yè)級產品。具有大電流輸出可直接驅動SSR和繼電器，內有看門狗定時器，防止程序跑飛，從而提高了產品的抗干擾能力。工作電壓范圍寬(2．76．ov)，電源抗干擾性強。I／O口功能強、驅動能力大。AVR的I／O口是真正的I／O口，能正確反映I／O口輸入／輸出的真實情況。I／O口有輸入／輸出，三態(tài)高阻輸入，也可設定內部拉高電阻作輸入端的功能，便于作各種應用特性所需(多功能I／O口)。(4)程序下載方便。AVR程序寫入可以并行寫入(用萬用編程器)，也可用串行ISP(通過PC機RS232H或打印E1)在線編程擦寫。也就是說不需要將IC芯片拆下拿到萬用編程器上擦寫，可直接在電路板上進行程序修改、燒錄等操作，方便產品升級。(5)具有模擬比較器、脈寬調制器、模數轉換功能。AVR內帶模擬比較器，I／O口可作A／D轉換用，可組成廉價的A／D轉換器。使得工業(yè)控制中的模擬信號處理更為簡單方便。(6)強大的通訊功能。內置了同步串行接HSH、通用串行接HUART、兩線串行總線接HTWI(12C)，使網絡控制、數據傳送更為方便。(7)超級保密功能，應用程序可采用多重保護鎖功能。不可破解的位加密鎖Lock bit技術，Flash保密位單元深藏于芯片內部，無法用電子顯微鏡看到保密位，可多次燒寫的Flash且具有多重密碼保護鎖死(LOCK)功能，因此可快速完成產品商品化，并可多次更改程序(產品升級)而不必浪費IC芯片或電路板，大大提高產品質量及競爭力。由上述內容可知，ATmega64的處理速度快且功耗低，內部自帶的EPROM能夠滿足車輛運行曲線參數的存儲，FOE]的推挽設計使抗干擾能力更加增強，在線仿真功能使得程序開發(fā)更加簡單，兩USARTD滿足系統(tǒng)的需要(232和485)，內部各種增強功能的設計使得控制器外設更加簡單。因此，本系統(tǒng)選用ATmega64作為主控制芯片。3．3開關電源模塊、近年來，隨著電源技術的飛速發(fā)展，開關穩(wěn)壓電源朝著高頻化，集成化的方向發(fā)展，開關電源已經得到廣泛的應用。高頻開關穩(wěn)壓電源與線性電源相比，具有如下優(yōu)點1)效率高；2)體積小、重量輕；3)穩(wěn)壓范圍廣；4)性能靈活、驅動能力強；5)可靠性高，當開關損壞時，也不會有危及負載的高低壓出現。而傳統(tǒng)的開關電源普遍采用電壓型PWM技術。電流型PWM是近年興起的新技術，與電壓型PWM相比，電流型PWM開關電源具有更好的電壓和負載調整率，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)特性得以明顯改善，特別是其內在的限流能力和并聯(lián)均流能力可以使控制電路簡單可靠。目前，小功率開關電源正從電壓控制模式向電流控制模式方向轉化。UC3842是高性能固定頻率電流模式控制器專為離線和直流至直流變換器應用而設計，為設計人員提供只需要最少外部元件就能獲得成本效益高的解決方案。此集成電路具有可微調的振蕩器、能進行精確的占空比控制、溫度補償的參考、高增益誤差放大器。電流取樣比較器和大電流圖騰柱式輸出，是驅動功率MOSFET的理想器件。本文以UC3842為核心控制部件，設計了DC60 V輸入、DCl2V輸出的單端反激式開關穩(wěn)壓電源。開關電源控制電路是一個電壓、電流雙閉環(huán)PI控制系統(tǒng)。主要的功能模塊包括：啟動電路、反饋電路、保護電路、整流電路。系統(tǒng)電源電路原理圖如圖3．3所示。在電路設計中，利用UC3842控制芯片內部的誤差放大器、由RR2構成的電壓反饋電路，和RC1共同構成電壓閉環(huán)PI調節(jié)器，利用芯片內部的比較器與由R5電流檢測和RC2濾波電路構成的電流反饋電路構成電流閉環(huán)。外接的定時電阻R（T）和定時電容C（T），決定系統(tǒng)的工作頻率，f=1．8／R（T）C（T）。系統(tǒng)中取R（T）為7．5KΩ，取C，為0．01uf。系統(tǒng)的工作頻率f=24KHz。采用LM7905變換芯片產生5V電源，給運放工作提供負電源。3．4電流檢測模塊在功率變換器中，經常要對流過主功率開關器件的電流進行檢測，其目的主要有兩個：1)對功率變換器進行過流保護；2)作為功率變換器控制器的電流反饋檢測量。通常的做法是在功率變換器的直流母線上安裝電流霍爾或電流互感器以提供電流反饋檢測量。由于流過主開關器件的電流通常都較大，所采用的霍爾器件或電流互感器的額定參數也必須很大，不僅成本高、體積大、安裝不方便，且不便于實現功率變換器的高功率密度。文中介紹一種用半導體器件構成的電流檢測電路，可以直接布置在功率變換器的控制器的印制板上，不僅成本低廉，體積小，安裝方便，而且性能良好，還可以同功率變換器固化在一起形成專用集成電路(ASIC)。3．4．1 MOSFET電流檢測原理MOSFET的通態(tài)電阻具有正的溫度系數，約為0．4％一0．8％，有利于采用多MOSFET管并聯(lián)。多只元件并聯(lián)工作時，MOSFET間可以自動均流。當MOSFET功率開關流過通態(tài)電流時，由于通態(tài)導通電阻的存在，在其導通溝道上有一定的壓降，又因器件的導通溝道電阻基本穩(wěn)定，該壓降與器件的通態(tài)電流成正比。所以，檢測出主開關器件的通態(tài)壓降也就是檢測流過器件的電流大小。即： （）式（）中，V（DSN）——OS開關的漏源通態(tài)壓降； R（D）——溝道等效電阻；Id——漏極電流。3．4．2他勵直流電機電流檢測方法他勵直流電機控制器要采集的電流信號是電樞電流信號和勵磁電流信號，電樞電流只有一相，勵磁電流要采集的信號有兩相，如圖3．1硬件結構框圖所示，電樞電流采集流過下橋MOSFET的電流，勵磁采集流過H橋下橋MOSFET的電流。因為原理都是一樣的，故只分析采集電樞電流的電路。由于電機所需功率比較大，所以每一項都是多個MOSFET管并聯(lián)【他勵電機電樞電流檢測電路如圖3．4所示。電路工作原理：Vlow驅動下橋MOSFET管，當Vlow為低電平時，D2右端也被鉗位為低電平，U1的正向輸入端即為低電平，U1的負向輸入端為固定電平，此時U1輸出為低電平，U2輸出也為低電平，經過U3，正反輸入端都為0，所以U3輸出為0。MCU電流采樣點V04為O。當Vlow為高電平時，D2右端電壓為高電平，此時U1輸出為高阻態(tài)，Vol的電壓為MOSFET電流在內阻上的壓降加上D1的管壓降，因為加上了D1的管壓降，所以檢測的電流不準，故我們采用了U2來去除管壓降，此時U2輸出為高阻態(tài)，V02的電壓為二極管管壓降。 V03=K*(V01．V02)；K=(R9／R8)為電壓放大倍數；V03經過C1和R10組成的濾波電路可得電壓V04，此時V04的電壓即能準確Ql上的管壓降，將V04的電壓送入MCU進行處理。開關管管壓降和電流檢測電路相關點的波形分析如圖3．5所示。T1和T3是導通時刻，T2是MOSFET關斷時刻，Vl是導通時D3的管壓降，V2是運放的零飄電壓。3．5驅動電路的設計驅動電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是實現主電路中的電力電子器件按照預定設想運行的重要環(huán)節(jié)。采用性能良好的驅動電路，可以使電力電子器件工作在較為理想的開關狀態(tài)，縮短開關時間，減小開關損耗。此外，對器件或整個裝置的一些保護措施也往往設在驅動電路中，或通過驅動電路實現，因此驅動電路對裝置的運行效率、可靠性和安全性都有重要的影響。功率MOSFET為電壓型驅動功率器件，常見的MOSFET柵極集成驅動器為IR公司生產的IR21XX系列高壓浮動MOS柵極驅動集成電路，該集成電路將驅動一個高壓側和一個低壓側MOSFET所需的絕大部分功能集成在一個封裝內，它們依據自舉原理工作，驅動高壓側和低壓側兩個元件時，不需要獨立的驅動電源，因而使電路得到簡化，而且開關速度快，可以得到理想的驅動波形。在設計功率主電路的驅動電路中，要綜合考慮減小開關損耗、驅動的一致性、抑制感生電壓等問題，因此驅動電路對系統(tǒng)的可靠性有重要的影響。在系統(tǒng)設計中，選用IR2110作為驅動芯片。圖3．6為單橋臂的驅動電路的原理圖。在MOSFET柵極串聯(lián)一個限流電阻Rl，降低MOSFET的開關速度，減小電壓電流的變化率，降低EMI，且對動態(tài)均流有顯著的作用，但增大了MOSFET的開關損耗，經過反復實驗，取R1的電阻值為15Ω；電阻R2是防靜電電阻，以免由于靜電燒損功率管；采用15V的TvS防止驅動電壓過高，損壞功率管。3．6電壓檢測電路在驅動控制系統(tǒng)中使用的功率器件是IRFB4310，其耐壓值為100V，當電壓過高時，功率器件會因過壓而損壞，所以電壓信號的檢測是很重要的一個信號量。電壓檢測電路如圖3．7所示。我們需要測量蓄電池電壓值，在信號的采樣點的選擇上，我可以選擇鑰匙開關的接口點KEY作為蓄電池電壓的采樣點，為了配合系統(tǒng)的故障檢測功能的實現，選擇B+點作為蓄電池電壓采樣點。在驅動系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)先通過二極管和PTC功率熱敏電阻給功率電路中的濾波電容充電，延時lS后，通過檢測B+點的電壓，電壓過低，可以判斷功率電路出現故障，發(fā)出故障報警信號；電壓過高，發(fā)出報警信號。如果系統(tǒng)正常，吸合主接觸器，系統(tǒng)進入運行狀態(tài)，但也存在主接觸器不能可靠吸合在運行的過