2019年第10
期
【摘要】介绍了基于高度集成芯片的一款电动车无刷电机控制的设计方案，给出设计主要用到的直流无刷电机驱动控制专用芯片JY01、前置驱动芯片、功率开关管和辅助控制单片机。经过实验证明：所设计的无刷电机控制器性能好、
尺寸小、功耗低，本设计取得良好的效果。【关键词】无刷电机；CSD88537ND ；JY01
a516>汽车省油器一、电动车无刷电机控制器研究的意义
重庆保时捷女随着全球温室效应的影响加剧、化石能源逐渐消耗、加之全球环境恶化等问题，汽车行业不断有“禁售燃油车”的新闻，比如，法国计划从2040年开始，全面停止出售汽油车和柴油车，将法国打造成一个碳平衡的国家；德国参议院通过了2030年后禁售传统内燃机汽车的提案；荷兰确保2025年销售和上路的车仅是
以电池或者氢燃料驱动的零排放汽车；挪威主要政党一致同意在2025年起禁售燃油车；印度宣称要在2030年全面禁售燃油车。优越的环保性能和节能性，使得电动汽车已成当今全世界汽车行业发展的必然和主流[1]。
电池制造技术、电机驱动技术、电力电子技术和电动汽车整车技术是目前电动汽车四大核心技术。电动汽车电机驱动技术要求高可靠、低功耗性和低成本。从2000年以来，我国电动车无刷电机控制技术得到了爆发式的发展[2]。最初的控制器的采用完全由分立元件构建而成，后来升级到由分立元件和功率开关组合的方案，目前市场上主流的方案是单片机MCU 、功率管驱动和功率开关管组合的方案[3]。但随着电子技术的深入发展，逐渐出现了取消MCU 的专用驱动芯片，驱动方案也变为专用驱动芯片、功率管驱动和贴片小尺寸功率开关管，此方案驱动中玮采用MCU 芯片进行处理，驱动部分可以采用完全无编程，而且采用贴片的功率开关管，能够极大简化设计尺寸，减少控制器的损耗，降低控制器的成本，易于上手，缩短研发周期[4]。
二、系统组成
本设计的核心是直流无刷电机驱动控制专用芯片JY01，该芯片由上海居逸电子科技发展有限公司自主研发，适用于有霍尔及无霍尔的驱动方案，芯片只需要简单的外围电路配合就能够实现SPWM 驱动，不仅应用方便，而且稳定可靠、驱动噪声小、驱动效率高。JY01无需编程，在直流无刷直流电机驱动方面能够很好的替代传统微控制器的作用，使得电路简化，功耗降低。
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驱动芯片采用IR 公司的集成半桥驱动器IR2104，U 、V 、W 三相分
别采用一片IR2104，该芯片是高电压、高转速的功率MOSFET 和IGBT 驱动器，具有独立的高、低侧参考输出通道。专有的HVIC 和锁存免疫CMOS 技术使单片集成电路结构更加稳固。逻辑输入与标准的CMOS 或LSTTL 输出兼容，低至3.3V 逻辑。输出驱动具有设计用于最小驱动器交叉传导的高脉冲电流缓冲级。浮动通道可用于驱动高侧配置的N 通道功率MOSFET 或LGBT ，最高工作电压为600伏。
功率开关管采用双路60V 的N 通道NexFET 功率金属氧化物半导体场效应晶体管CSD88537ND 。这款双路小外形尺寸(SO)-8，60V ，12.5m ΩNexFET 功率MOSFET 旨在用作低电流电机控制应用中的半桥。一片CSD88537ND 内含两颗NexFET 功率MOSFET ，不仅封装上较传统的芯片有巨大优势，
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更在集成度上得到了巨大提升。辅助单片机采用STC15W201单片机，该单片机最大的特点是采用SO-8封装，作为显示通讯等功能控制单片机，显得非常简化。STC15W201是增强型8051MCU ，1T ，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051。
三、研究结果
经过实际制作与测试，方案中所设计的电动车无刷电机控制器具有如下显著优点：1.实现了低功耗的目的，由于采用集成度很高、功能强大的各类芯片使得整个控制器结构简单、
尺寸小巧，非常便于使用。2.电路采用极少的外围元件配合核心芯片工作，
电路结构简化、拓扑简单，便于维护，
系统稳定可靠。3.驱动芯片采用SPWM 波进行变频逆变控制，对电机驱动相对平滑，噪声小、运行平稳。4.所设计的驱动器成本低廉、性能良好，具有市场推广价值。
【参考文献】
[1]张勇波．纯电动汽车电机控制器电路设计［J ］．变频器世界，1561-0330
（2018）．
[2]王运丽，劳芳.96单片机实现的直流电机H 型PWM 调速控制器设计与实现[J].科技广场,2007,7(2):196-197.
[3]陈清泉.现代电动汽车技术［Ｍ］.北京：北京理工大学出版社,2002[4]张和.无刷电机控制器的设计[J].中小型电机,2001,28(6):37-39.
基于JY01小尺寸低功耗电动车
无刷电机控制器研究
姻
陈挺
（金华职业技术学院信息工程学院，
浙江金华321017）作者简介：陈挺（1982—），男，汉族，浙江永康人，单位：金华职业技术学院，职称：讲师，学历：硕士，
机动车驾驶员交通违章记分办法研究方向：控制理论与控制工程。基金项目：来源于2017访问工程师项目《小尺寸低功耗电动汽车无刷电机控制器设计》
编号为FG2017018。科教
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