基于C2000的电机控制器设计

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电机控制器系统

在新能与汽车电机控制器中，为了保障系统安全，针对常见的故障，如过流，过压，IGBT 驱动故障等，采取实时的保护方案（一般从故障发生，到识别，并采取保护措施，需要在几百纳秒以内完成)，PWM 进入对应的安全状态。

以前，控制及保护的系统典型搭配为 MCU + CPLD， 如上图；（奥迪E-Tron控制板上，采用了1片Altera的MAXII系列的CPLD芯片，1片旋变解码芯片，1片英飞凌的TriCore AURIX 32位DSP芯片，1片BOSCH的电源管理芯片；）

其中 MCU 跑电机控制算法(如FOC)，系统控制和通讯等功能 ，CPLD 则用来实现不同故障下的 PWM 快速保护功能

因为CPLD独立于MCU运行，这种架构下，即使MCU发生故障，CPLD也可以第一时间识别并控制系统进入安全状态；

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消失的CPLD

在TI针对实时控制的C2000中，有部分系列集成了一个叫CLB的模块；

该模块可以在不同的控制系统中承担不同的功能，比如替代用于监测及保护的CPLD；

CLB，Configurable Logic Block, 内部框图如下

CLB是由可编程逻辑元素(Primitives)，输入及输出复用开关组成，可以由CPU或者CLA通过寄存器配置； 

CLB的输入及输出可以与C2000内部的其他控制外设如EPWM,QEP,ECAP等相连；

如下，是基于CLB实现保护的一种具体说明，

CLB 外部输入 I/O 信号：

IGBT 错误信号: 逻辑电平, 1: 表示下桥 IGBT 驱动有问题，0:表示 IGBT 驱动有问题没有问题

OCP 信号: 过流保护信号, 逻辑电平, 1: 过流信号产生, 0: 电流正常.

OVP 信号: 过压保护信号, 逻辑电平，1: 过压信号产生, 0: 电压正常.

CLB 其他输入信号:

转速范围信号: CPU 计算之后提供给 CLB，1—表示速度 > 高速门限, 0--表示速度在正常范围.

PWMxA 和 PWMxB 信号来自于 ePWMx 模块.

CLB 输出

PWMxA/ PWMxB

通过在芯片内部集成CLB，减去了原系统需要的片上CPLD，降低系统成本及设计复杂度的同时，保障了系统安全控制的需求；

审核编辑：刘清