Cum functioneaza blocurile de executie ale unui ECU?

Timp de citit: 4 minute

Descriere, metode, declansatori

Numite si DRIVERE, blocurile de executie sunt circuitele electronice prin care un ECU controleaza consumatorii de care raspunde (motoare, becuri, leduri, rezistente pentru incalzire, ventilatoare etc.).

Alimentarea consumatorilor presupune operarea in regim de curent de ordinul amperilor, din acest motiv componentele care compun blocurile de executie sunt mai robuste (dispozitive de putere).

Circuitele electronice de iesire sunt compuse din unul sau mai multe intrerupatoare comandate de blocul logic al ECU. In functie de tipul intrerupatoarelor acestea pot fi tranzistori, relee, tranzistori MOSFET sau blocuri de iesire incorporate in circuite integrate (chip).

Blocul de alimentare poate sa conecteze la consumator atat tensiune pozitiva cat si GND. Din acest punct de vedere ele pot fi de tip „High Side” sau de tip „Low Side”.

Diferenta de functionare dintre High Side si Low Side

Daca circuitul de comanda se interpune intre GND si consumator atunci el este de tip Low Side. Un driver de tip low side poate fi comandat direct de catre uC deoarece valoarea tensiunii pe care uC poate sa o scoata pe un pin de iesire este suficienta.

Daca circuitul de comanda se interpune intre borna „+” si consumator atunci el este de tip High Side. In acest caz, in urma activarii circuitului, tensiunea la iesirea acestuia va fi egala cu tensiunea de pe borna „+”.

Punte H (cu releu, MOSFET sau integrated)

Puntea H este un circuit specializat pentru comanda motoarelor cu rotire in ambele sensuri. Aceasta configuratie presupune comandarea de catre blocul logic atat a bornei „+” cat si a GND-ului. Fiind compus din 4 intrerupatoare, puntea H permite dirijarea curentului prin motor in ambele sensuri. Doua intrerupatoare vor fi HIGH-SIDE iar celelalte vor fi LOW-SIDE.

Puntea H cu tranzistori MOSFET

Puntea H cu relee

Puntea H integrata in driver „chip”

In mod uzual, sarcinile electrice pentru iluminat sunt alimentate folosind drivere de tip High-Side. Pentru comanda lor se foloseste un circuit simplu care sa amplifice semnalul de iesire de la uC.

Daca sunt mai multe iesiri de tip High-Side, atunci se poate folosi un circuit integrat „chip”, care are mai multe intrari si respectiv tot atatea iesiri, sau primeste comanda prin interme-diul unui BUS de date „SPI”.

Un exemplu de IC care primeste comanda prin intermediul unui BUS de date „SPI” penstru a activa consumatorii in high side este VND5E050MJTR-E fabricat de STMicroelectronics.

Feedback (scop, divizor, sense analogic, sense SPI, shunt, AO)

Pentru a asigura buna functionare a consumatorilor, un ECU trebuie sa monitorizeze in permanenta parametrii functionali. Un uC poate sa citeasca doar valori diferite ale tensiunii prin intermediul intrarilor analogice „ADC”.

Folosind diferite circuite electronice de transformare a diferitelor marimi in tensiune electrica, se pot monitoriza o varietate mare de marimi. Ex: intensitatea curentului electric, temperatura, presiunea etc.

In cazul unui ECU, in automotive, aproape toate iesirile acestuia au atat curentul cat si tensiunea monitorizate in permanenta. Tensiunea electrica se monitorizeaza folosind divizorul de tensiune.

Cele mai multe drivere itegrate „chip”, au un circuit intern de monitorizare al curentului pe iesire. Acest circuit scoate pe pinul de „current sense”, un curent proportional cu curentul de pe iesire.

Folosirea shunt-ului pentru masurarea curentului

Un alt circuit pentru monitorizarea curentilor este cel care foloseste shuntul conectat la GND. Shuntul este o rezistenta de valoare foarte mica, fixa, care constructiv are o capacitate mare de disipare a caldurii.

Pentru monitorizarea curentului prin sarcina, shuntul de conecteaza in serie cu aceasta, la GND, curentul care parcurge sarcina fiind acelasi cu curentul prin shunt.

Astfel, pe shunt se va genera o tensiune direct dependenta de curentul prin sarcina. Aceasta tensiune va avea valori relativ mici datorita rezistentei scazute a shuntului. Din acest motiv, tensiunea de pe shunt trebuie amplificata iar apoi citita de uC pe un pin de ADC.

Bibliografie:

http://www.mikroelectronica.ro/
https://store.roboshoptechnologies.com/
https://www.maximintegrated.com/
https://www.mouser.co.uk/
https://www.deviceplus.com/
http://automotorpad.com/