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L9653M 发布时间 时间:2025/12/27 11:55:31 查看 阅读:21

L9653M是一款由STMicroelectronics(意法半导体)推出的单片集成电路,专为汽车应用中的旋变数字转换器(Resolver-to-Digital Converter, RDC)系统设计。该器件主要用于将旋变传感器输出的模拟信号转换为数字角度和速度信息,广泛应用于电动助力转向系统(EPS)、电动车辆驱动电机控制、混合动力和电动汽车的牵引逆变器以及其他需要高精度位置检测的场合。L9653M集成了完整的信号调理功能,包括可编程增益放大器(PGA)、相敏检测器(PSD)、低通滤波器(LPF)以及数字积分器,构成一个闭环跟踪系统,能够实时解调并计算出旋变副边绕组感应出的正弦和余弦信号所代表的转子机械角度与角速度。该芯片采用先进的CMOS工艺制造,具备高抗干扰能力和出色的温度稳定性,能够在严苛的汽车工作环境中可靠运行。其内置的诊断功能支持开路检测、旋变激励信号监测、电源监控和通信错误检查,确保系统功能安全,符合ISO 26262标准下的ASIL等级要求。L9653M通过串行外设接口(SPI)与主控制器(如MCU或DSP)进行通信,输出12位至16位精度的角度和速度数据,同时支持多种配置模式以适应不同类型的旋变传感器。

参数

工作电压:4.5V 至 5.5V
  电源电流:典型值 12mA(待机模式下可低至 5μA)
  参考激励频率:典型 10kHz 可编程范围 5kHz - 20kHz
  激励输出电压:可调,典型 3.5V RMS(驱动能力 ±50mA)
  输入信号范围:±1.5V 全差分输入
  角度分辨率:最高 16 位(0.005° 步进)
  速度输出分辨率:16 位
  跟踪速率:最高支持 6000 rpm 以上的动态响应
  ADC 类型:基于跟踪环路的连续逼近型旋变数字转换器
  接口类型:SPI 兼容串行接口(主从模式可配)
  工作温度范围:-40°C 至 +150°C
  封装形式:TQFP-48 或类似小型化表面贴装封装
  故障诊断功能:集成激励缺失检测、输入开路/短路检测、SPI 通信校验、看门狗定时器等

特性

L9653M的核心特性在于其高度集成化的旋变信号处理架构,使其成为现代汽车电机控制系统中不可或缺的关键元件。该芯片内部包含一个高精度的可编程增益放大器(PGA),用于对来自旋变次级绕组的微弱正弦和余弦信号进行前置放大,确保在不同旋变设计和工作条件下都能获得最佳信噪比。随后,这些放大的模拟信号被送入相敏检测器(PSD),利用与激励信号同步的参考源进行解调,从而提取出代表转子位置的误差信号。此误差信号经过低通滤波器滤除高频成分后,进入数字积分器构成的闭环跟踪环路,持续调整估计角度直至误差趋近于零,实现对实际机械角度的实时跟踪。
  L9653M支持宽范围的激励频率调节,允许用户根据具体旋变传感器的电气特性优化系统性能。其激励输出具有高达±50mA的驱动能力,可直接驱动大多数工业和汽车级旋变器,无需额外的功率缓冲电路。芯片还提供灵活的SPI接口,支持多种数据格式和更新速率配置,便于与外部微控制器无缝对接。更重要的是,L9653M内置了全面的故障诊断机制,包括但不限于激励信号丢失检测、输入通道开路或短路判断、电源电压监控以及SPI通信完整性校验,这些功能显著提升了系统的功能安全性,满足汽车电子对ASIL-B甚至更高安全等级的设计需求。此外,该器件在极端温度环境下仍能保持良好的线性度和精度,适用于发动机舱内高温工况下的长期稳定运行。其低功耗待机模式也使得它适合用于需要节能管理的车载系统中。整体而言,L9653M以其高集成度、高可靠性与强大的诊断能力,为高性能电机控制提供了坚实的基础。

应用

L9653M主要应用于各类需要高精度旋转位置和速度检测的汽车电子系统中。最典型的应用场景是电动助力转向系统(EPS),其中精确测量方向盘转角对于实现精准的辅助扭矩控制至关重要。该芯片能够实时提供高分辨率的角度信息,确保驾驶者获得自然流畅的转向手感,并支持高级驾驶辅助系统(ADAS)中的车道保持、自动泊车等功能所需的精确定位能力。另一个重要应用领域是新能源汽车的电机驱动系统,包括纯电动(EV)和混合动力汽车(HEV)的主牵引电机控制。在这些系统中,L9653M用于采集永磁同步电机(PMSM)或感应电机转子的实际位置,作为磁场定向控制(FOC)算法的关键输入,以实现高效、平稳的扭矩输出。此外,该芯片也被广泛用于电控油泵、电控悬架、电动涡轮增压器以及工业自动化领域的伺服电机控制系统中。由于其具备出色的电磁兼容性(EMC)表现和宽温工作能力,L9653M特别适合部署在靠近电机本体、电磁干扰较强的恶劣环境中。配合适当的外围滤波和隔离电路,它可以构建出稳定可靠的旋变接口模块,服务于各种高安全性要求的运动控制系统。随着汽车行业向电气化和智能化加速发展,L9653M这类高性能RDC芯片的需求将持续增长。

替代型号

L9653S
  AD2S1210
  AMC1303x系列(结合外部处理器)

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