E523.52—高集成度电机控制芯片

1918年汽车上引入6V蓄电池，1950年引入12V系统， 2011年汽车厂商开始推行48V系统。未来几年，48V车载电子设备需求量将爆发式增长。为此，ZLG推出基于Elmos E523.52的适用于48V系统的直流无刷电机控制方案。

引言

2011年，奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷、大众等汽车厂商联合推出了48V车载电气系统规范，以满足日益增长的车载负载需求，更重要的是为了满足2020年即将实施的严格的排放法规。为了节能减排，传统发动机上的高负载附件电动化是必然趋势，空调压缩机、冷却水泵、冷却风机、鼓风机等大功率设备必将转移到48V电驱动。随着技术的进步，厂商也开始将12V/48V双电压系统进化到48V单电压系统。

可以预见在不久的将来，48V系统车载电子设备的需求量会爆发式增长。基于市场趋势，ZLG推出基于Elmos E523.52的无刷电机控制方案，该方案适配24V/48V系统下的水泵、风机等三相直流无刷电机。

E523.52芯片

E523.52—高集成度电机控制芯片

E523.52是德国Elmos公司推出的一款可编程三相直流无刷电机控制芯片，通过了AEC-Q100认证。它集成了6个栅极驱动器、1个相电压检测模块、1个运放、1个11V降压转换器、2个线性稳压器、16位RISC微控制器和内部检测保护模块。适用于24V/48V的车载系统汽车电机以及工业电机应用。

图1 E523.52架构框图

E523.52是直流无刷三相电机的单芯片解决方案，其特征如下：

高集成度的汽车级电机控制芯片；

电源电压范围12V-72V；

工作温度：-40℃-150℃，具有内部温度监控模块；

集成汽车16位RISC处理器，H430内核；

具有ECC错误保护的32kByte Flash，16kROM，4kSRAM奇偶校验保护；

集成11V最高100mA高效DC-DC转换器；

集成两个LDO，提供3.3V和1.8V电压；

集成栅极驱动器，并具有可编程死区和保护功能；

集成运算放大器；

集成PWM模块，可自动查表生成各种换向波形；

速率高达1MS/s的12位ADC，自主采样序列，可与PWM同步；

4个定时器单元，具有捕获、比较功能；

超高散热效率的QFN36L7封装，仅7x7mm。

E52352电机控制器设计

3.1硬件设计

AMC-48x50-E52352是ZLG推出的一款基于Elmos E523.52的汽车电机控制完整解决方案，旨在为厂商提供48V车载系统下的汽车无刷电机控制软硬件参考。

如图2，得益于E523.52的高集成度，方案仅用1个MCU、6+1个MOS管、1个采样电阻、1个LIN PHY（选配）及必要的基础器件，即搭建了完整的汽车三相直流无刷电机控制系统。

图2 方案框图

电源设计上，无需外部电源芯片。内部电源管理模块将高压转换为11V、3.3V、1.8V，为栅极驱动器和MCU内部供电，同时可向外部负载（如LIN PHY）供电。

在电机驱动接口上，无需外部驱动电路，仅需6个外部MOSFET和少量基础元件。

在检测与保护上，无需外部运算放大器和电压检测电路。使用内部检测与保护模块和运算放大器，可实现电压检测、MOSFET欠压和保护、电流控制和过流检测功能。

9个可配置功能的IO，所有IO均可作为ADC输入引脚，可非常方便地扩展功能。

图3是AMC-48x50-E52352控制板实物图，使用2层板，单面放置器件，PCB尺寸为φ90mm，设计最大功率为1.5kW。支持LIN、PWM、UART、电压等多种调速方式，具有过/欠压、过流、堵转、空转等保护机制。

图3 实物图

使用E523.52设计电机控制器，仅需极少的外部器件，可以使PCB布局和布线变得非常简单，极大减少了BOM成本和PCB尺寸。在设计最大功率为500W左右的电机控制板时，单面放置器件的情况下，PCB尺寸可进一步缩小到φ60mm。另外得益于E523.52的高集成度及专门优化的引脚排列顺序，可按需设计成单层板以减少PCB成本。ZLG可提供完整的《硬件设计指南》和PCB参考工程。

3.2软件设计

AMC-48x50-E52352采用ELMOS特有的无传感正弦波算法。该算法相比传统的FOC算法，在保证电机运转效率的前提下，极大降低了控制系统对电机参数的敏感度，同时控制参数也极大简化。使用这套算法，在调试过程中无需测量电机参数，仅需简单配置程序设置，加快了适配不同电机的开发进程。

ZLG可提供完整的针对车载冷却风机和冷却水泵进行优化控制的软件包源码。软件包中包含无须配置参数的初始位置检测算法，无须传统的风机定位步骤，可以在顺逆风中快速可靠启动。

结语

E523.52是一款汽车级高集成度的电机控制芯片，专为电机控制设计，可以有效减少BOM成本和PCB尺寸。功能完整、使用方便的软件可简化调试步骤，加速开发进程。

ZLG推出的AMC-48x50-E52352汽车电机控制解决方案，在电机启动、运行过程中，均表现出优异的性能。ZLG提供《硬件设计指南》、《软件开发手册》、《电机调试指南》和程序源码，可协助厂商进行电机控制器快速开发。