一种高性价比的电动车窗控制器设计
2．4 电机转速和电流采样
在控制电机的H桥的低边串联了一个O．01Ω的采样电阻，采样电阻的电压通过一个放大比例为21倍的运算放大电路连接到单片机的A／D转换输入口，以检测电机运行时的电流，识别电机的堵转、开路和短路等状态。由于TLE8710内部的A／D转换器精度为lO位，所以对应电流的计算公式如下：
因此，假设电机堵转电流为10 A，参考电压5 V，当采样结果大于430时，则可以认为电机发生了堵转。出于保护电机的一体成型电感器目的，程序将自动关断电源，电机进入惯性制动状态。
此外，为了实现车窗的防夹功能，控制器采用了一个双霍尔式传感器TLE4966判断车窗的位置和电机转速。电机的转子轴上端安装了一个直径约2 cm的磁环。而车窗控制器的PCB板被设计成如同手枪的形状，在PCB板下侧有一个长约3 cm的突出部分，其顶端放置有霍尔传感器，以便插入电机中高频电感，这样便可以靠近磁环，利用霍尔效应测得电机的位置和转速大小。当电机转动时，磁环也随之产生交变的磁场。转子每转过一周，霍尔传感器就输出一个周期性的方波信号。单片机的比较捕获模块在霍尔信号的下降沿到来时产生中断，记录下此时时间寄存器的值，利用前后相临两次值的差，便可以计算出方波信号的周期，从而获得电机转速。
由于TLE7810的高集成度和专用性，整个系统电路简单可靠。这里采用的芯片数量极少，控制器的EMC性能也得到了极大的提高。
3 电动车窗的软件设计
程序使用一个具有自动重载功能的16位定时器作为主定时器，每20 ms定时器溢出，中断服务程序置20 ms标志位。在主程序中，单片机不断查询定时器的标志位，周期性执行A／D采样、扫描命令端口、调用电机控制函数以及LIN通信等任务。
3．1 车窗电机的控制
如图4所示，程序初始化完成后，电机进入关断状态。在按键端口扫描到上升(或下降)按键输入的控制命令后，主程序调用电机控制函数，电机进入P工字电感器WM软启动。PWM启动分为10步，每步时间为20 ms，占空比从10％逐渐递增到100％。随后电机进入上升(或下降)状态。若此时控制器接收到停止、下降(或上升)命令，或是发生堵转，则电机进入200 ms的惯性制动阶段，此时PWM占空比为0，MOSFET关断。这个阶段结束之后，电机进入上升(或下降)停止状态，如果此时按键停止、下降(或上升)命令，电机进入关断状态。
如果电机在上升(或下降)过程中，采样电流超过了短路保护的限定值，一体成型电感则认为此时发生了短路故障，电机将直接进入上升(或下降)停止状态，防止由于电流过大而烧毁电机。
如果电机运行过程中，电流远小于正常运行的电流，则可以判断发生了开路故障，此信息将通过LIN总线反馈给上位机，从而方便地进行故障的诊断和排除。
3．2 车窗防夹功能
为了防止车窗在自动上升时发生夹伤乘客的事故．在控制器中设计了防夹功能。当车窗玻璃运行在防夹区域内(距离顶部200～4 mm)，程序根据霍尔传感器的信号计算电机转速，判断车窗是否遇到障碍物。如果遇到障碍物则发出下降指令，实现保护功能。防夹实验结果如图5电感器厂家所示。
结 语
该电动车窗控制器采用了英飞凌新一代智能功率器件，充分利用了片上资源，降低了系统的设计和生产成本。而控制器的短路、开路检测功能和防夹功能，也在提高驾驶舒适性的同时，提高了系统的可靠性，保证了行车安全。
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