具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

根据本申请的一个方面，提供了一种电机驱动器，包括MCU处理器、MOSFET晶体管、电源管理单元以及TPS5430反馈环路，所述MCU处理器的控制输出端与所述MOSFET晶体管的输入端相连，所述MOSFET晶体管的输出端接入电机的驱动端，所述TPS5430反馈环路设置于MCU处理器与MOSFET晶体管之间，所述TPS5430反馈环路基于方波构成内部补偿控制，其中，所述MCU处理器处集成有EhterCAT总线。

可选地，所述MCU处理器内部设置有Bus Matrix总线，所述Bus Matrix总线和所述MCU处理器中的ROM、PSRAM DSTAM进行内部数据交换。

可选地，所述EhterCAT总线中配置有基于CIA420的通信报文，所述通信报文中配置有电机控制地址编码段，所述电机控制地址编码段包括但不限于电机使能编码、电机复位编码、电机停止编码、正向驱动控制编码、反向驱动控制编码、PWM控制编码、电机位置给定编码、电机速度给定编码。

可选地，所述MCU处理器中配置有SENT解析帧通过EtherCAT总线输出Sync同步脉冲信号，所述Sync同步脉冲信号包括Status/Com状态及通讯字段、6位Data数据段、CRC校验字段、所述Sync同步脉冲信号内部同时计算Data数据段的位置信息转换。

进一步地，所述SENT解析帧使用INPUT中断函数对驱动电机的电气执行器下降沿进行ns级测量，所述SENT解析帧同时计算帧结构和CRC校验字段进行数据校验后经内部PID计算输出到电机正反转信号上，输出PWM信号用于控制MOSFET晶体管的占空比，来控制电机正反转和速度，控制电机运行状态。

本发明的电机驱动器主要针对汽车电子执行器驱动部分，其核心组成部分由进口MCU芯片作为主控，通过半导体MOSFET晶体管驱动电机，电源管理芯片为逻辑控制部分的电源管理单元来提供电源。在电源管理单元中集成高精度电流互感器测量电子执行器的驱动电流及PCB板设计和铝合金散热外壳，铝合金散热外壳的尺寸为100*100*50、可满足工业自动化导轨安装，防护等级IP20,工作环境温度-50～80度。

另外，在具有上述所列技术特征的基板上还包括：

一高性能的电压误差放大器，所述电压误差放大器可在瞬态条件下提供严格的电压调节精度；

一欠压锁定电路，欠压锁定电路可以防止在输入电压达到5.5V之前启动；

慢启动电路，用于限制浪涌电流；和

电压前馈电路，以改善瞬态响应。

本实施例的电机驱动器使用ENA引脚，停机电源电流通常可降低到18μA。其他特性包括高电平有效使能、过流限制、过压保护和热关断。为了降低设计复杂性和外部组件数量，所述TPS5430反馈环路进行了内部补偿；电源管理单元采用SOP8芯片，体积转换效率高，电压输入范围5.5V-36V，电压输出5V，电流输出3A，能够满足汽车行业12V和工业自动化24V的宽电压输入要求，避免不同电压差异转换问题。本实施例的电机驱动器具有底纹波输入特性，可以很好的减少MUC处理器因电源问题导致的故障和通信中断，可满足5-30V宽电压输入，使用3个4.7uF对输入电源VIN进行滤波，滤波后VIN输出到TPS5430反馈环路，再经输出滤波器电容，在此应用中选择220μF输出电容，此时电路中产生的RMS波纹电流为143mA，需要最大的等效串联电阻ESR为40MΩ。

对于本实施例的电机驱动器的输出电压设置。输出电压由VSENSE脚的电阻决定，电源部分同时引出一路电源到输出端子上，为外部电子执行器电机逻辑控制单元ECU供电，以及所述反馈电路霍尔和磁极角度测量传感器供电。

本发明控制器集成工业现场总线以太网技术EhterCAT总线,通信速度100M带宽，实现250us同步循环周期，可扩展多控制同步运行，在MCU处理器的内部通过内部BusMatrix总线和ROM、PSRAM DSTAM进行内部数据交换，现场总线内存管理单元(FMMU)将数据交换到PHY内部中；EtherCAT总线的电机控制地址编码段定义了类似CIA402通信报文结构，所述电机控制地址编码段包括电机使能编码、电机复位编码、电机停止编码、正向驱动控制编码、反向驱动控制编码、PWM控制编码、电机位置给定编码、电机速度给定编码。如此能够实现电机使能、电机复位、电机停止、正向电动、反向电动、PWM控制和电机位置给定、电机速度给定乃至电机最大扭矩和电机最大电流给定。

基于上述给定的EhterCAT总线进行控制，可通过输入控制端给定电机的运行模式，模式一为电机电动Jog模式，模式二为基于外部PWM控制，可运行外部轮廓位置模式和外部速度模式，模式三为控制器的内部位置模式和速度模式。同时，本实施例的电机驱动器定义了EtherCAT总线的SDO字典模式，实现非循环数据写入KPKIKD、PID重要数据传输到电机的控制系统中，输出引脚通用反馈电机状态字，所述电机状态字可包括就绪、运行、错误，还可反应当前电机位置、电机速度、电机电流、PID控制参数。

在针对不同电机使用时，例如霍尔反馈电机，本实施例可实现霍尔数量、霍尔相位角、霍尔电压最大值和霍尔电压最小测量满足测控行业需求；在集成迈来芯磁极位置电机测量中，实现结合SENT解析帧实现解析，其解析脉冲宽度达到13.89ns精度，SENT解析帧通过EtherCAT总线输出Sync同步脉冲、Status/Com状态及通讯字段、6位Data数据段，CRC校验字段以及Pause暂停脉冲测量，在MCU处理器内部同时计算了data数据的位置信息转换；本设计PWM输出达到20KHZ，占空比调节配置到0.01；除了上述测量，本设计同时支持CAN和LIN总线通信。

本实施例的电机驱动器的IC载板的工作电压范围为5.5至24V，可提供连续12A(30A峰值)电流。它适用于2.5至5V逻辑电平，支持超声波(高达20kHz)PWM，并具有电流感应反馈(与电机电流成正比的模拟电压)。加上内置的反向电压、过压、欠压、过温和过流保护，这些特性使得该电机驱动器工作更为稳定、性能突出。

综上可知，本申请的电机驱动器，其将标准仪器、电机驱动、电机电流测试集成到专用的电机驱动器中，并将工业以太网实时总线EtherCAT总线直接应用到汽车电机驱动，并能解析汽车总线CAN信号、SENT信号以及霍尔信号，最终实现同时提供高精度电机电流测量、电机位置环、速度环、电流环，实现的是PID闭环控制，如此使电机响应时间更快速提高测试可靠性，降低测试时间，测试成本低。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。