ST汽车级电磁阀驱动专用芯片L9305在汽车底盘域的应用方案（附电磁阀电流纹波的估算方法）

ST汽车级电磁阀驱动专用芯片L9305在汽车底盘域的应用方案

附电磁阀电流纹波的估算方法

背景

电磁阀是汽车 CDC 主动悬架核心执行部件，系统依据车身、轮跳传感器信号运算目标阻尼，输出 PWM 调节电磁阀电流、控制阀芯改变减振器油道通流面积，实现阻尼连续快速调节，兼顾车辆操控与驾乘舒适；针对该高精度高安全驱动需求，ST 推出汽车级单片四通道阀驱 L9305，适配主动悬架、变速箱线性电磁阀，电流调节精度达 0.25mA，内置半桥与冗余电流检测无需外接采样电阻，可编程抖动优化阀芯线性度、减小滞环，支持系统级ASIL-D，搭载 CRC 校验 SPI、冗余安全关断与全套诊断机制，保障底盘执行器稳定可靠工作。

图1-1 ST推荐包含L9305阀驱的CDC解决方案

图1-2 L9305的典型应用

L9305驱动电磁阀的原理

L9305利用半桥拓扑来控制电磁阀电流，其由驱动MOS管和续流MOS管组成，并可以配置为高边驱动模式或低边驱动模式。两种电路拓扑示意如图2-1所示：

图2-1 L9305低边配置模式与高边配置模式电路拓扑

基于这两种半桥驱动拓扑，L9305可以通过调节PWM占空比来控制电流的大小。在硬件闭环控制模式下，内置的高低侧电流传感器能够测量PWM周期内的实时电流，作为闭环反馈控制的依据。L9305可通过SPI配置寄存器来设定目标电流，内置的PI调节器依据实测电流与设定电流的误差，生成控制信号并与三角载波进行比较，从而形成PWM信号来驱动半桥，精准控制电磁阀的电流。PI参数同样可通过写SPI寄存器的方式轻松配置。通过整定KP、KI参数改善电流控制的稳定性和响应特性，并消除静态误差。如图为L9305的PI控制器以及PWM载波生成方式示意图。

图2-2 L9305的内置硬件PI控制器

图2-3 L9305用载波比较法生成PWM信号

如果希望L9305工作在正常的精度和电流模式下，需要管控电流纹波：纹波过大会降低电流与电磁力控制精度，引发减振器阻尼脉动、EMC干扰、异响及线圆与芯片过热。因此需匹配适宜驱动频率以控制纹波区间，下文将结合L9305实测，给出依托电磁阀硬件与环境参数测算纹波的方法，为阀驱系统设计提供依据。

电流纹波估算方法

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估算误差的来源

供稿：谭汪涛