电子机械制动EMB控制方案

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研发背景

随着汽车智能化与电动化的发展，智能底盘的重要性也越来越高，且其技术变革也越来越快，正经历着从基础化的电子控制到高度集成化和智能化的转变。线控转向和制动、集中域控制和智能化等多方面技术的发展，使得智能底盘各子系统更加深入地融合、智能化地完成车辆的动态控制，最终实现车辆的高阶自动驾驶功能。

随着技术的发展，线控制动正从基于液压的方式向纯电子机械的方式演进。电子机械制动（EMB/Electronic Mechanic Braking）系统不再需要电磁阀等液压核心部件、取消了制动液回路，可以说是真正意义上的全线控制动，它具有结构简单、控制灵活和效率高等优势。

为了更好的推广电子机械制动（EMB）这一全新的线控制动领域，蓝伯科与Allegro公司一起联合开发了基于Allegro的新一代、全新开发的电源管理芯片A81415、满足功能安全等级ASIL-D的三相MOSFET门极驱动芯片A4918-1A和基于TMR技术的电机转子位置角度检测芯片CT310/A33203 等器件的电子机械制动（EMB）参考设计。

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参考设计介绍

电源管理芯片A81415是Allegro公司专门针对电子机械制动控制这一全新的系统开发的一款专用芯片，该芯片采用先进的高温高压工艺，结温最高可达175℃，工作环境温度能够满足AEC-Q100中的Grade 0要求，电源电压最高可达40V，具有欠压/过压等多种诊断保护功能，功能安全等级能够满足ASIL-D的要求。

A81415芯片的主要特征：

• 电源电压：3.2V ~ 36V（工作电压），最高可抗40V；
• 集成1个全集成的Buck-Boost预调节模块（5.7V、1.25A、2.2MHz），支持抖频和上升/下降速率可调节等功能，以降低系统的EMI；
• 内置5个LDO模块，并带有短路保护功能：
  • VUC：3.3V/5V可配置，输出电流600mA，供电给MCU等；
  • VLDOA：3.3V/5V可配置，输出电流200mA，供电给CAN收发器等；
  • VLDOB：3.3V/5V可配置，输出电流60mA；
  • VLDOC：5V，精度1%，输出电流50mA，一般供电给MCU的ADC参考电压；
  • VLDOP：3.3V/5V可配置，输出电流50mA，带短路到电源保护功能，一般供电给外部的传感器等；
• 集成1路轮速传感器接口电路，带有全保护的HS/LS开关和解码器模块，传感器数据和诊断信息可通过SPI上报，解码器模块支持多种类型的轮速传感器信号：
  • 标准的两电平（7mA / 14mA）;
  • 2电平PWM，支持每齿1个上升沿；
  • 2电平PWM，支持每齿2个上升沿；
  • 三电平、标准分辨率的AK协议（7mA/14mA/28mA）;
  • 三电平、高分辨率的AK协议（14mA/28mA的插值脉冲）；
• 内置窗口型、脉宽型和问答型等看门狗监控模块；
• 2路兼容高压的使能输入（ENBAT和ENCAN）；
• SPI接口支持“安全地/Secure”控制输入与故障信息的上报；
• 具有丰富的保护和诊断功能：
  • 模拟自检/ABIST和逻辑自检/LBIST；
  • 每个LDO输出都具有过压、欠压和过流等保护与诊断功能；
  • 所有的I/O端口都具有短路到电源的保护功能；
  • 温度报警及关断保护功能。
• 诊断输出，支持多种方式（上电复位端口RESETn、安全输出端口POE1和POE2和SPI）；
• 封装：QFN40-L6；
• 工作环境温度：-40℃ ~ 150℃。

基于A81415的电子机械制动EMB的参考设计，能满足智能底盘系统对于其中的电子控制器的功能安全等级ASIL-D的要求，支持多种类型的轮速传感器信号处理，能满足更快的系统响应时间要求；整个系统具有高度集成化，能满足EMB的小型化设计需求；主要元器件的工作环境温度都达到AEC Q100所要求的Grade 0，能满足EMB周围的苛刻环境要求。