CN110912473A - 一种防电机辐射的控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种防电机辐射的控制系统，包括MCU处理器IC1，与MCU处理器IC1电连接的半桥芯片IC2，与半桥芯片IC2电连接的鼓风电机M1。MCU处理器IC1的3脚，通过电阻R1向半桥芯片IC2的使能端INH 3脚，输出一个低电平或高电平控制信号。MCU处理器IC1的4脚，通过电阻R2向半桥芯片IC2的控制端IN 2脚，输出一个PWM控制波形。PWM控制波形，为展开频率控制波形。本发明采用了扩展频谱方法，通过频率调制的手段，将集中在窄频带范围内的能量，分散到设定的宽频带范围，降低系统电磁辐射峰值，达到最终EMC要求，并不需要增加各种元器件，达到了降低成本、同时节省汽车空调控制器的PCB板空间的目的。
Description
技术领域
本发明涉及车载多媒体技术领域，尤其涉及一种防电机辐射的控制系统及方法。
背景技术
汽车上的电控单元越来越多，嵌入式系统集成控制技术、计算机技术和网络技术的发展和成熟，使汽车电子控制系统的一体化集成、网络化和智能化成为汽车技术发展的必然趋势。
现有汽车鼓风机驱动系统，行业内采用空调控制器+调速模块共同完成。该方案将两个产品的功能合成，得到一个全新的空调控制器产品，直接驱动鼓风机，不再需要调速模块产品，这是电控单元集成化的趋势。调速模块主要采用PWM(PWM指脉冲宽度调制)控制鼓风机，驱动频率一般设定在15KHz～30KHz范围内，采用的是一个固定频率脉宽控制，如图1所示，其驱动频率为29.4KHz。调速模块集成到空调控制器中，在EMI(Electro MagneticInterference的缩写，中文是电磁干扰的意思)辐射的低频段(0.53M～1.8M)，辐射能量超过EMC(叫做电磁兼容，是对电子产品在电磁场方面干扰大小EMI和抗干扰能力EMS的综合评定)国际标准Class 3的幅值，如图2所示，可以看出900KHz以后的能量衰减三分之二以上。
为了解决EMI辐射问题，现有的防EMI辐射方式，采用屏蔽和用RCL器件进行滤波，主要体现为辐射源，传播途径，接收途径，和实验设备搭建等方面入手。这种通过增加外部硬件的方式解决EMI问题，存在以下缺陷：
(1)增加了硬件材料的成本；
(2)对汽车空调控制器的PCB板，排板设计空间的压力大。
为了解决上述缺陷，我们发明了一种防电机辐射的控制系统及方法。
发明内容
本发明的发明目的在于解决现有通过增加外部硬件的方式解决EMI问题，存在硬件材料的成本增加、对汽车空调控制器的PCB板排板空间压力大的问题。其具体解决方案如下：
一种防电机辐射的控制系统，包括MCU处理器IC1，与MCU处理器IC1电连接的半桥芯片IC2，与半桥芯片IC2电连接的鼓风电机M1。
所述MCU处理器IC1的3脚通过电阻R1与半桥芯片IC2的使能端INH 3脚电连接，MCU处理器IC1的4脚通过电阻R2与半桥芯片IC2的控制端IN 2脚电连接，MCU处理器IC1的58脚与半桥芯片IC2的诊断反馈端IS 6脚电连接，半桥芯片IC2的6脚同时与电容C1、电阻R3的一端电连接，电容C1、电阻R3的另一端同时连接数字地，半桥芯片IC2的斜率控制端SR 5脚，同时与电阻R5、电容C2的一端电连接，电阻R5、电容C2的另一端，同时与半桥芯片IC2的接地1脚电连接，半桥芯片IC2的供电端VS 7脚，同时与电容C4的一端、电解C5的正极、电感L1的一端电连接，电感L1的另一端，同时与电解C6的正极和电池正极电连接，电解C5的负极、电解C6的负极，分别与模拟地电连接，半桥芯片IC2的输出端OUT 4脚，同时与电容C4的另一端、电容C3的一端、鼓风电机M1的正极电连接，半桥芯片IC2的接地1脚、电容C3的另一端、鼓风电机M1的负极，同时与模拟地电连接，半桥芯片IC2的8脚为散热片，设置于半桥芯片IC2的背面，半桥芯片IC2的8脚与4脚的内部电连接。
进一步地，所述MCU处理器IC1的3脚，通过电阻R1向半桥芯片IC2的使能端INH 3脚，输出一个低电平或高电平控制信号。
进一步地，所述MCU处理器IC1的4脚，通过电阻R2向半桥芯片IC2的控制端IN 2脚，输出一个PWM控制波形。
进一步地，所述半桥芯片IC2的驱动频率范围为28.0～30.8KHz，半桥芯片IC2的6脚，通过电阻R4，向MCU处理器IC1的58脚，反馈故障诊断输入信号。
进一步地，所述MCU处理器IC1的型号为R7F710234AFP。
进一步地，所述半桥芯片IC2的型号为BTN8982TA。
进一步地，所述MCU处理器IC1输出的PWM控制波形，为展开频率控制波形。
进一步地，所述MCU处理器IC1输出的PWM控制波形，中心频率为29.4KHz，振幅为±5％。
进一步地，所述MCU处理器IC1输出的PWM控制波形，步进时间为1ms，步进频率为200Hz递增或递减。
基于上述一种防电机辐射的控制系统的一种防电机辐射的控制方法，按照以下步骤进行：
步骤1，首先选定MCU处理器，用于控制鼓风电机的PWM控制波形，中心频率为29.4KHz；
步骤2，确定PWM控制波形频率的振幅大小，按5％设定，即频率在28.0～30.8KHz范围内波动；
步骤3，确定步进时间，将MCU处理器控制时间细分到ms级别，每1ms处理一次；
步骤4，确定步进频率，PWM控制波形频率按200Hz递增或递减；
步骤5，MCU处理器输出29.4KHz频率PWM控制波形，到达1ms后，频率增加200Hz，即MCU处理器输出29.6KHzPWM控制波形；下1ms到达时，频率继续增加200Hz，即MCU处理器输出29.8KHzPWM控制波形，以此类推；
步骤6，当PWM控制波形达到30.8KHz最大值后，MCU处理器输出PWM控制波形频率，每间隔1ms频率减小200Hz，递减到28.0KHZ最小值后，MCU处理器输出状态，由递减改为递增状态，在28.0～30.8KHz范围内，不断在步骤5至步骤6中循环。
综上所述，采用本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明解决了现有通过增加外部硬件的方式解决EMI问题，存在硬件材料的成本增加、对汽车空调控制器的PCB板排板空间压力大的问题。
本发明针对EMI超标的问题，为解决辐射能量太高，采用了扩展频谱方法，通过频率调制的手段，将集中在窄频带范围内的能量，分散到设定的宽频带范围，降低系统电磁辐射峰值。通过展频后，如图5所示，将能量细分到其他频点，降低每个包络下的峰值，达到最终EMC要求，并不需要增加各种元器件，达到了降低成本、同时节省汽车空调控制器的PCB板空间的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有固定频率脉宽控制的PWM控制波形图；
图2为现有固定频率脉宽控制的鼓风机EMI波形图；
图3为本发明一种防电机辐射的控制系统的电路图；
图4为本发明一种防电机辐射的控制系统的展开频率控制的PWM控制波形图；
图5为本发明一种防电机辐射的控制系统的EMI波形图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图3、4所示，一种防电机辐射的控制系统，包括MCU处理器IC1，与MCU处理器IC1电连接的半桥芯片IC2，与半桥芯片IC2电连接的鼓风电机M1。
MCU处理器IC1的3脚通过电阻R1与半桥芯片IC2的使能端INH 3脚电连接，MCU处理器IC1的4脚通过电阻R2与半桥芯片IC2的控制端IN(也就是控制信号的输入端)2脚电连接，MCU处理器IC1的58脚与半桥芯片IC2的诊断反馈端IS 6脚电连接，半桥芯片IC2的6脚同时与电容C1、电阻R3的一端电连接，电容C1、电阻R3的另一端同时连接数字地(即数字信号的地)，半桥芯片IC2的斜率控制端SR 5脚，同时与电阻R5、电容C2的一端电连接，电阻R5、电容C2的另一端，同时与半桥芯片IC2的接地1脚电连接，半桥芯片IC2的供电端VS 7脚，同时与电容C4的一端、电解C5的正极、电感L1的一端电连接，电感L1的另一端，同时与电解C6的正极和电池正极电连接，电解C5的负极、电解C6的负极，分别与模拟地(也就是模拟信号的地)电连接，半桥芯片IC2的输出端OUT 4脚，同时与电容C4的另一端、电容C3的一端、鼓风电机M1的正极电连接，半桥芯片IC2的接地1脚、电容C3的另一端、鼓风电机M1的负极，同时与模拟地电连接，半桥芯片IC2的8脚为散热片，设置于半桥芯片IC2的背面，半桥芯片IC2的8脚与4脚的内部电连接。8脚的散热片，能使大控制电流20A的热量散发，从而保证了系统的稳定性。
进一步地，MCU处理器IC1的3脚，通过电阻R1向半桥芯片IC2的使能端INH 3脚，输出一个低电平或高电平控制信号。
半桥芯片IC2的真值表如下表所示：
进一步地，MCU处理器IC1的4脚，通过电阻R2向半桥芯片IC2的控制端IN 2脚，输出一个PWM控制波形，如图4所示。
进一步地，半桥芯片IC2的驱动频率范围为28.0～30.8KHz，半桥芯片IC2的6脚，通过电阻R4，向MCU处理器IC1的58脚，反馈故障诊断输入信号。
进一步地，MCU处理器IC1的型号为R7F710234AFP。
进一步地，半桥芯片IC2的型号为BTN8982TA。
进一步地，MCU处理器IC1输出的PWM控制波形，为展开频率控制波形。
进一步地，MCU处理器IC1输出的PWM控制波形，中心频率为29.4KHz，振幅为±5％。
进一步地，MCU处理器IC1输出的PWM控制波形，步进时间为1ms(毫秒)，步进频率为200Hz递增或递减。
基于上述一种防电机辐射的控制系统的一种防电机辐射的控制方法，按照以下步骤进行：
步骤1，首先选定MCU处理器，用于控制鼓风电机的PWM控制波形，中心频率为29.4KHz；
步骤2，确定PWM控制波形频率的振幅大小，按5％设定，即频率在28.0～30.8KHz范围内波动；
步骤3，确定步进时间，将MCU处理器控制时间细分到ms级别，每1ms处理一次；
步骤4，确定步进频率，PWM控制波形频率按200Hz递增或递减；
步骤5，MCU处理器输出29.4KHz频率PWM控制波形，到达1ms后，频率增加200Hz，即MCU处理器输出29.6KHzPWM控制波形；下1ms到达时，频率继续增加200Hz，即MCU处理器输出29.8KHzPWM控制波形，以此类推；
步骤6，当PWM控制波形达到30.8KHz最大值后，MCU处理器输出PWM控制波形频率，每间隔1ms频率减小200Hz，递减到28.0KHZ最小值后，MCU处理器输出状态，由递减改为递增状态，在28.0～30.8KHz范围内，不断在步骤5至步骤6中循环。
在实际应用时，可根据具体产品来选择确定：中心频率、振幅、步进时间、步进频率的具体数值，确保MEI不超标即可。
综上所述，采用本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明解决了现有通过增加外部硬件的方式解决EMI问题，存在硬件材料的成本增加、对汽车空调控制器的PCB板排板空间压力大的问题。
本发明针对EMI超标的问题，为解决辐射能量太高，采用了扩展频谱方法，通过频率调制的手段，将集中在窄频带范围内的能量，分散到设定的宽频带范围，降低系统电磁辐射峰值。通过展频后，如图5所示，将能量细分到其他频点，降低每个包络下的峰值，达到最终EMC要求，并不需要增加各种元器件，达到了降低成本、同时节省汽车空调控制器的PCB板空间的目的。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种防电机辐射的控制系统，其特征在于：包括MCU处理器IC1，与MCU处理器IC1电连接的半桥芯片IC2，与半桥芯片IC2电连接的鼓风电机M1；
所述MCU处理器IC1的3脚通过电阻R1与半桥芯片IC2的使能端INH 3脚电连接，MCU处理器IC1的4脚通过电阻R2与半桥芯片IC2的控制端IN 2脚电连接，MCU处理器IC1的58脚与半桥芯片IC2的诊断反馈端IS 6脚电连接，半桥芯片IC2的6脚同时与电容C1、电阻R3的一端电连接，电容C1、电阻R3的另一端同时连接数字地，半桥芯片IC2的斜率控制端SR 5脚，同时与电阻R5、电容C2的一端电连接，电阻R5、电容C2的另一端，同时与半桥芯片IC2的接地1脚电连接，半桥芯片IC2的供电端VS 7脚，同时与电容C4的一端、电解C5的正极、电感L1的一端电连接，电感L1的另一端，同时与电解C6的正极和电池正极电连接，电解C5的负极、电解C6的负极，分别与模拟地电连接，半桥芯片IC2的输出端OUT 4脚，同时与电容C4的另一端、电容C3的一端、鼓风电机M1的正极电连接，半桥芯片IC2的接地1脚、电容C3的另一端、鼓风电机M1的负极，同时与模拟地电连接，半桥芯片IC2的8脚为散热片，设置于半桥芯片IC2的背面，半桥芯片IC2的8脚与4脚的内部电连接。
2.根据权利要求1所述一种防电机辐射的控制系统，其特征在于：所述MCU处理器IC1的3脚，通过电阻R1向半桥芯片IC2的使能端INH 3脚，输出一个低电平或高电平控制信号。
3.根据权利要求2所述一种防电机辐射的控制系统，其特征在于：所述MCU处理器IC1的4脚，通过电阻R2向半桥芯片IC2的控制端IN 2脚，输出一个PWM控制波形。
4.根据权利要求3所述一种防电机辐射的控制系统，其特征在于：所述半桥芯片IC2的驱动频率范围为28.0～30.8KHz，半桥芯片IC2的6脚，通过电阻R4，向MCU处理器IC1的58脚，反馈故障诊断输入信号。
5.根据权利要求4所述一种防电机辐射的控制系统，其特征在于：所述MCU处理器IC1的型号为R7F710234AFP。
6.根据权利要求5所述一种防电机辐射的控制系统，其特征在于：所述半桥芯片IC2的型号为BTN8982TA。
7.根据权利要求6所述一种防电机辐射的控制系统，其特征在于：所述MCU处理器IC1输出的PWM控制波形，为展开频率控制波形。
8.根据权利要求7所述一种防电机辐射的控制系统，其特征在于：所述MCU处理器IC1输出的PWM控制波形，中心频率为29.4KHz，振幅为±5％。
9.根据权利要求8所述一种防电机辐射的控制系统，其特征在于：所述MCU处理器IC1输出的PWM控制波形，步进时间为1ms，步进频率为200Hz递增或递减。
10.基于权利要求9所述一种防电机辐射的控制系统的一种防电机辐射的控制方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
步骤1，首先选定MCU处理器，用于控制鼓风电机的PWM控制波形，中心频率为29.4KHz；
步骤2，确定PWM控制波形频率的振幅大小，按5％设定，即频率在28.0～30.8KHz范围内波动；
步骤3，确定步进时间，将MCU处理器控制时间细分到ms级别，每1ms处理一次；
步骤4，确定步进频率，PWM控制波形频率按200Hz递增或递减；
步骤5，MCU处理器输出29.4KHz频率PWM控制波形，到达1ms后，频率增加200Hz，即MCU处理器输出29.6KHzPWM控制波形；下1ms到达时，频率继续增加200Hz，即MCU处理器输出29.8KHzPWM控制波形，以此类推；
步骤6，当PWM控制波形达到30.8KHz最大值后，MCU处理器输出PWM控制波形频率，每间隔1ms频率减小200Hz，递减到28.0KHZ最小值后，MCU处理器输出状态，由递减改为递增状态，在28.0～30.8KHz范围内，不断在步骤5至步骤6中循环。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200324 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |