1結(jié)構(gòu)原理
MC33810芯片內(nèi)部具有電源供電模塊、電源復(fù)位模塊,、SPI串行輸入輸出接口模塊,、并行控制輸入模塊、脈寬調(diào)制控制模塊,、標準/最大線圈電流比較模塊,、點火持續(xù)時間比較模塊、噴油器驅(qū)動模塊和點火門控預(yù)驅(qū)動模塊,，能夠與汽油機ECU進行SPI通信,，接受ECU的并行控制，實現(xiàn)噴油與點火功能,，同時能對點火電流和點火持續(xù)時間進行反饋,，防止損傷點火線圈,其內(nèi)部電路具有過壓、過流,、過熱保護功能[2],。
2應(yīng)用電路設(shè)計
2.1ECU電源管理電路設(shè)計
MC33394是一款高性能的電源管理芯片，外部電源供電在+4V～+26.5V之間,，非常適合給發(fā)動機ECU供電,。其內(nèi)部包含+5V/+3.3V/+2.6V電壓調(diào)節(jié)器模塊，可直接輸出+5V,、+3.3V和+2.6V三種電壓,。其應(yīng)用電路如圖1所示。
電池由外部電源供電,，汽車上一般為+12V～+14V之間,。VPRE口輸出電壓為+5.6V，VDDH口輸出供電+5V@100mA，VPRE1,、VPRE2和VPRE3口輸出供電+5V@100mA,。VPP口可輸出供電+5V@150mA或+3.3V@150mA，可對外部FlashROM進行供電,。VDD3_3口外接三極管,，可形成+3.3V@120mA的供電能力。VDDL口外接2個三極管,，形成+2.6V@40mA的供電能力[3],。因此，MC33394能完全滿足MPC564的電源管理及供電要求,。
2.2ECU系統(tǒng)電路設(shè)計
以MPC564為核心的ECU系統(tǒng)電路包括：電源供電電路、復(fù)位電路和晶振振蕩電路,。電源供電電路主要由MC33394提供+5V和+2.6V電壓給MPC564,，MPC564的電源接口有：VDDH1～VDDH8，接+5V電源,；VDD1～VDD13,、QVDDL1～QVDDL15，接+2.6V電源,；GND1～GND105,，接地。復(fù)位電路接口有：電源復(fù)位PORESET,、硬件復(fù)位HRESET和軟件復(fù)位SRESET,。由于它們都是低電平有效，所以采用傳統(tǒng)的電阻電容復(fù)位電路,。晶振振蕩電路由晶振,、電阻和電容組成。外部晶振選擇4MHz,、晶振反饋調(diào)節(jié)電阻選擇10MΩ,、電容選擇22pF，則PLL鎖相環(huán)電路可產(chǎn)生40MHz的內(nèi)部時鐘和20MHz的系統(tǒng)時鐘[4],。其系統(tǒng)電路如圖2所示,。
2.3MC33810接口電路設(shè)計
MC33810芯片外部具有：一個串行輸入輸出口(SPI)，4個驅(qū)動輸入口(DIN0～DIN3),、4個輸出口(OUT0～OUT3),，4個門控預(yù)驅(qū)動輸入（GIN0～GIN3）、輸出口（GD0～GD3）,，4個反饋電壓檢測輸入口（FB0～FB3）,，一個點火線圈最大電流輸出標志位（MAXI），一個點火線圈標準電流輸出標志位（NOMI），一個電阻感應(yīng)正極端口（RSP）和一個電阻感應(yīng)負極端口（RSN）[2],。串行輸入輸出口主要用于發(fā)送和接收ECU的控制命令,，可以直接與MPC564的SPI口直接相連。驅(qū)動輸入,、輸出口主要用于控制噴油器的開啟和關(guān)閉,，輸入口與MPC564的普通I/O口相連，輸出口與噴油器相連,。門控預(yù)驅(qū)動輸入,、輸出口主要用于控制功率管的開啟和關(guān)閉，從而控制火花塞的點火,，因此輸入口仍然接MPC564的普通I/O口,，而輸出口控制功率管的基極。這樣,，噴油和點火控制指令既可以通過ECU發(fā)出SPI指令控制,，也可以通過并行口直接控制。反饋電壓檢測口主要用于監(jiān)控點火時功率管的集電極端電壓,，由兩個電阻進行分壓,，阻值比例約為9:1（可選擇36kΩ和4.02kΩ）。點火線圈最大電流輸出標志位主要用于給ECU提供點火線圈最大電流輸出信號參考標志,。點火線圈標準電流輸出標志位主要用于給ECU提供點火線圈標準電流信號參考標志,，防止點火線圈因電流過大而損傷，因此可直接與MPC564的普通I/O口相連,。電阻感應(yīng)正極端口和電阻感應(yīng)負極端口主要用于感應(yīng)通過其兩端的電阻電流的大小,，這里放大倍數(shù)選擇1倍，電阻選擇0.04Ω,，如圖3所示,。
3驅(qū)動程序設(shè)計
3.1噴油程序設(shè)計
汽油機噴油必須確定噴油提前角和噴油量。四缸汽油機噴油提前角一般是固定的,，位于排氣行程上止點前64°,，因此可以根據(jù)曲軸位置傳感器發(fā)出的曲軸位置信號確定[5]。而噴油量通過噴油器針閥開啟的持續(xù)時間來確定,，即噴油脈寬,。噴油脈寬通過ECU采集進氣歧管絕對壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速,、歧管進氣空氣溫度,、節(jié)氣門位置、蓄電池電壓等信號的實際數(shù)據(jù),，再根據(jù)MAP圖來確定,。當噴油時刻到來時，ECU通過SPI口或并行口直接發(fā)出噴油指令，然后開啟定時器,，確定定時噴油的持續(xù)時間,。當噴油完成后直接關(guān)閉噴油指令。
MC33810內(nèi)部具有過熱保護和定時保護命令,，可通過ECU對噴油器進行過熱和噴油時間過長保護,。這里，選擇以SPI口驅(qū)動第一缸噴油器為例,，使用保護指令0E10H,，噴油指令3001H。噴油程序流程圖如圖4所示,。
3.2點火程序設(shè)計
汽油機點火必須確定點火提前角和點火閉合角,。點火提前角的大小主要由發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、負荷和汽油的辛烷值決定[6],。汽油的辛烷值一定時,，只需通過試驗，建立發(fā)動機的轉(zhuǎn)速,、節(jié)氣門的位置與點火提前角的MAP圖即可。點火閉合角的大小主要由發(fā)動機的點火頻率決定,，點火頻率越大,，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速越快。因此,，可通過ECU采集發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器和節(jié)氣門位置傳感器信號確定點火提前角和點火閉合角,。
MC33810內(nèi)部具有選擇點火閉合角(點火持續(xù)時間)、點火電流放大倍數(shù),、點火標準電流,、最大電流參數(shù)設(shè)置的功能，能根據(jù)MAP圖選擇合適的點火參數(shù),。這里,，以驅(qū)動第一缸點火為例，點火持續(xù)時間設(shè)置為32ms,，點火模式選擇命令為1000H,，允許多缸點火持續(xù)時間重疊，電流放大1倍,，則點火命令為49CDH,。點火結(jié)束濾波設(shè)置4?滋s命令為5001H。點火標準電流為5.5A,，最大電流為14A,，允許點火持續(xù)時間重疊35%，則DAC命令為688AH。點火程序流程圖如圖5所示,。
MC33810通過與MPC564組成噴油及點火控制電路,，能實現(xiàn)如下功能：
(1)直接用MC33810驅(qū)動四缸汽油機的噴油器與點火線圈，省去了復(fù)雜的驅(qū)動電路,；
(2)MPC564可根據(jù)實際需要選擇SPI接口驅(qū)動或并口驅(qū)動,，驅(qū)動方式靈活；
(3)MC33810能向MPC564發(fā)出點火驅(qū)動電流的反饋監(jiān)控信號,，保護點火線圈,；
(4)MC33810內(nèi)部具有過壓、過流和過熱保護,，驅(qū)動電路穩(wěn)定,，使用壽命長。
通過試驗表明,，MC33810能在四缸汽油機中較好地實現(xiàn)噴油與點火電路的驅(qū)動,，具有一定的現(xiàn)實意義和良好的使用前景。