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PT2001

一.全桥

676a561c28fb7.webp 如图,全桥的控制部分主要由四个MOS和一个采样电阻组成.
PT2001本身可以诊断出所有的故障类型,因此在检测到可能发生故障时,PT2001会忽略单片机的控制,自身切换到诊断模式.
在诊断模式中,PT2001会自己按策略开关四个mos管来判断是否发生对应的故障.

1.诊断模式

a.进入条件

  • 任意一个MOS发生过流.
  • 高边(POS)关闭后,全桥的电流采样任然有电流.
  • 电流采样未达到开路诊断阈值.

b.原理分析

  • 高边关闭后的电流采样标定原理:
    高边驱动关闭,经过标定时间CplxDrv_tiFBxAbnChkUW_C后,
    若采样电阻反馈的电流值大于CplxDrv_iFBxAbnChkThrUW_C,则会进入诊断模式.
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiFB1AbnChkUW_C=50; /**<全桥调制关闭时电流异常检测时间，1us/bit*/
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_iFB1AbnChkThrUW_C=29; /**<全桥调制关闭时电流异常阈值*/
  • 开路诊断阈值和诊断时间的标定原理:
    676a6454169e9.webp 如图,黄色波形为高边的电压,蓝色波形为采集到的电流.
    存在控制信号时,电流反馈可以用来判断欠流.
    当高低边同时打开时,电流随时间增长,当在标定时间t后,若电流I未达到标定的开路诊断电流IOL,则会进入诊断模式.
    (部分项目在这一步就报出了OL故障,并且在诊断模式中不再诊断开路.)
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiFB1OLChkUW_C=100; /**<全桥电流低于限值的开路确认时间，1us/bit*/
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_iFB1OLChkThrUW_C=26; /**<全桥开路确认电流阈值*/

2.进入诊断模式后,PT2001的诊断策略(正向驱动)

带*的条目并不出现在所有项目中!

  1. 等待100us
  2. 开左下MOS,采集电流,若发生过流则报出PSP故障.关左下MOS
  3. 等待100us
  4. 开右下MOS,采集电流,若发生过流则报出NSP故障.关右下MMOS
  5. 等待100us
  6. 开左上MOS,采集电流,若发生过流则报出PSG故障.关左上MOS
  7. 等待100us
  8. 开右上MOS,采集电流,若发生过流则报出NSG故障.关右上MOS
  9. *等待100us
  10. *关右上诊断电压,若低边(NEG)测不到高边(POS)传过来的5V诊断电压,则报出OL故障.开右上诊断电压
  11. *等待100us
  12. (以下两种逻辑出现在不同的项目中)
  • *开一组高低边，看是否过流，如果过流，则报出PSN故障，否则判定为误报
  • *若是因为过流故障进入了诊断模式并且以上诊断全部正常,则报出PSN故障
  1. 退出诊断模式.
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiFB1DiagDelayUW_C=50000; /**<全桥关闭后诊断开始延迟时间.触发异常后,进诊断模式后,实际开始单开mos前的等待时间.1us/bit*/
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiFB1DiagTstUW_C=100; /**<全桥诊断试开测试时间.诊断模式下，单开mos的测试时长.1us/bit*/

3.故障恢复

发生故障后,PT2001会周期性地试开以进行故障重试,若故障一直存在则会周期性进入诊断模式.
周期性触发进入诊断模式的两种方法(具体使用哪种由当前PT2001微码决定):

  • 直接通过SPI指令控制进入诊断模式
  • 等待了重新诊断的时间后随自然信号进入诊断模式
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiFB1DiagRetstUW_C=37500; /**<全桥保护后重新诊断测试时间.诊断模式测试结束后,至少间隔这么久的时间,才会进行下一轮测试.16/6us/bit*/

由以上的诊断模式策略可知,除去PSN故障,其它故障均可以通过再入诊断模式得到恢复.
因此对于负载短接(PSN)故障,需要一个单独的逻辑来进行恢复.
676a74eed65f0.webp 如上图,蓝色波形为负载短接时,短接线上的电流.
经过标定时间t后,全桥电流采样电阻反馈的电流值I达到了标定的负载短接电流IPSN,PT2001继续触发保护并上报PSN故障.
若经过标定时间t后,全桥电流采样电阻反馈的电流值I未达到标定的负载短接电流IPSN,PSN故障将清除.

PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiFB1NoSCChkUW_C=300; /**<全桥无短接故障检测时间，1/6us/bit*/

二.半桥(不带采样电阻)

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1.控制方式

PT2001驱动的不带采样电阻的半桥,单片机只通过一个引脚来向PT2001发控制波形,底层软件给应用层的控制通道也只有一个接口,负载的高边和低边同时打开同时关闭.

2.诊断原理

PT2001芯片内部集成有上下拉恒流源,当未接入负载且高低边都为OFF状态时,
高边端口存在一个弱上拉,电压为3.8V~5V.
低边端口电压接近0V.

2.1 OFF诊断(驱动信号OFF)

  • 高边短电源/低边短电源(HSP/LSP)
    OFF状态下高边检测到异常的高压，说明高边短电源或低边短电源.
    触发测试模式，单开低边tiSTBDiag时间，如果此时长内，低边未过流，则确认高边短电源，否则确认低边短电源
  • 高边短地/低边短地(HSG/LSG)
    OFF状态下高边检测到异常低压，说明高边短地或低边短地.
    触发测试模式，单开高边tiSTGDiag时间，如果此时长内，高边未过流，则确认低边短地，否则确认高边短地
  • 负载开路(OL)
    低边OFF状态下，如果没有被高边的诊断电压上拉，说明开路

2.2 ON诊断(驱动信号ON)

  • 负载短路(PSN/HSL)
    OFF切换至ON状态时,在tiSCDiag时长内,高边或低边发生过流,则确认HSL,随后PT2001切断控制信号后进入OFF状态诊断.
  • 低边短电源/高边短地(LSP/HSG)
    OFF切换至ON状态时,在tiSCDiag时长后,高边或低边发生过流,会先上报一次HSL,随后PT2001切断控制信号后进入OFF状态诊断,在OFF诊断中确认并上报LSP或者HSG,同时清除之前报的HSL.
    注:此处误报的HSL因为只会报一次,所以会在底层的诊断层中被滤波滤掉,应用层不会获取到这个状态.

三.半桥(带采样电阻)/PEAKHOLD

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1.控制方式

PT2001驱动的PEAKHOLD,单片机只通过一个引脚来向PT2001发控制波形,底层软件给应用层的控制通道也只有一个接口.
发送的调制信号控制了PEAKHOLD驱动的周期和脉宽.
高边根据电流反馈结果和预先标定的电流波形参数,自动控制on/off对电流进行闭环控制,实现boost-peak-hold的效果.
678e193f85c48.jpg

各个阶段需要标定的电流参数如下:

PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_iPH1PeakAvrUW_C=144; /*<PH1高端维持目标平均电流*/
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_iPH1PeakTolUW_C=24; /*<PH1高端维持电流目标波纹大小*/
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_iPH1HoldAvrUW_C=96; /*<PH1低端维持目标平均电流*/
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_iPH1HoldTolUW_C=24; /*<PH1低端维持电流目标波纹大小*/

各个阶段需要标定的时间参数如下:

PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiPH1PeakMaxUW_C=20000; /*<PH1高端维持最长时间, us*/
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiPH1HoldMaxUW_C=65535; /*<PH1低端维持电流最长时间, us*/
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiPH1ModMaxUW_C=10000; /*<PH1电流调制最长时间, us, 必须大于Peak到Hold的过渡时间*/

2.诊断原理

芯片内部集成有上下拉恒流源,开路时,高边off时端口电压约为3.8V-5V,低边off时端口电压接近0V.Vds设定范围：0-3.5V.
每次喷射前,高低边均有一段时间全部off,此时进行空闲诊断(Idle_diag),高边检测到上拉或下拉,均属于异常,会触发诊断模式进一步确定故障类型.
在空闲诊断都无故障后进入正常驱动模式,此时若发生过流异常,会报负载短接故障,进一步确定故障类型同时检测故障是否消失.

PRAGMA_MAPDATA const uint8 CplxDrv_numPH1DiagUB_C=10; /*<PH1进行故障诊断的喷射次数*/
PRAGMA_MAPDATA const uint8 CplxDrv_facPH1DiagUB_C=7; /*<PH1故障确认的系数*/
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiPH1DiagHealUW_C=10; /*<PH1故障恢复确认的时间, 单位100ms*/

2.1 空闲诊断

  • 高边短电源/低边短电源(HSP/LSP)
    高低边全off时,高边检测到被上拉,触发诊断模式.
    进入诊断模式后,会尝试打开低边一段时间,若发生过流,则确认为低边短电源,否则确认为高边短电源.
  • 高边短地/低边短地(HSG/LSG)
    高低边全off时,高边检测到被下拉,触发诊断模式.
    进入诊断模式后,会尝试打开高边一段时间,若发生过流,则确认为高边短地,否则确认为低边短地.
  • 开路(OL)
    高低边全off时,低边未检测到上拉,确认为开路故障.
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiPH1DiagDelayUW_C=20000; /*<PH1诊断延迟时间, us*/
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiPH1DiagSTGUW_C=100; /*<PH1诊断短路到地故障的测试时间, us*/
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiPH1DiagSTBUW_C=120; /*<PH1诊断短路到电源故障的测试时间, 1/6us, 喷射起始后该时间内诊断短路到电源故障*/

2.2 驱动诊断

  • 负载短路(PSN/HSL)
    在空闲诊断中未检测到故障但是在驱动开始后，标定时间内发生过流,确认为负载短路
  • Boost超时
    Boost电流在标定的最大时间内未上冲到需求的电流值.
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiPH1BstMaxUW_C=5000; /*<Boost上冲最长允许时间, us*/
PRAGMA_MAPDATA const uint16 CplxDrv_tiPH1BstMinUW_C=30; /*<Boost上冲最短时间, us*/

四.一高多低

67931de721dbc.jpg

1.控制方式

像控制普通的高低边一样,驱动芯片控制高边和低边MOS的开关,来控制一高多低类型的驱动.
如上图,一高多低的高边和低边均为单独的驱动端口,相对IC层来说,控制通道也是独立的.所以对于驱动芯片来说,他们也只是在控制单独的高边或者低边.
所以,故障的报出也只会反馈单独高边或者低边的故障.

2.诊断原理

高边

PT2001的普通高边,存在弱上拉的5v诊断电压.
高边关闭时,若5v诊断电压被拉低,报出短地故障,被拉高则报短电源故障.
高边打开时,无法检测短电源故障,若检测到mos过流,会报短地故障.

低边

PT2001的普通低边,没有诊断电压.若没接负载,端口应该是0V,若接了负载,低边可以检测到从高边传递过来的上拉(诊断电压或者电源电压).
低边关闭时,若低边无法检测到上拉,会报低边短地或者开路.
(由于开路和低边短地时低边都是0V,所以PT2001的低边无法区分开低边短地和开路故障.底层认为低边短地的故障严重性比较高,故会优先上报低边短地故障.)
低边打开时,若检测到过流故障,会报低边短电源.

L9945

一.全桥

二.半桥

三.PEAKHOLD

四.一高多低

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