Aula 13 - Circuitos Integrados para Automotiva UGA

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1 Aula 13 - Circuitos Integrados para Automotiva Introdução Nessa aula serão apresentados alguns circuitos utilizados em condicionadores de sensores automotivos e em circuitos de controles de atuadores. 2 Leitura de Sensor de Temperatura MAT / CLT Leitura de Sensor de Pressão MAP 3 4 1

2 Leitura de Sensor de Vazão de Ar MAF Leitura de Sensor Pedal Acelerador 5 6 Leitura de Sensor TPS Leitura de Sensor Sonda Lambda 7 8 2

3 Para o sistema de controle de abertura dos bicos de injeção foi utilizado o circuito integrado LM1949. Este circuito é responsável por realizar a interface entre a válvula injetora de combustível e o microcontrolador Esse circuito funciona da seguinte forma: quando um sinal de comando enviado pelo microcontrolador é aplicado no pino 1 do LM1949 (sinal lógico de 5V) provoca a ativação de um sinal no pino 2. Esse sinal no pino 2 comanda um transistor de potência que faz com que o bico injetor seja ligado, resultando na injeção de combustível

4 Além da atuação no controle de válvula injetora, esse circuito possui um sistema de proteção de curtocircuito, que é realizado através da resistência Rs e do pino 4 do LM1949. Esse sistema mede a tensão em cima da resistência Rs e compara com uma tensão de 0,4V(o que corresponde à uma corrente de 4A). Quando a tensão é maior do que 0,4V o sistema reduz a corrente para 1A mantendo-a nesse valor. Esse circuito chama-se peak and hold. Além do sistema de controle da corrente o circuito possui um diodo zener responsável em limitar a tensão produzida pelo bico injetor quando ele é acionado (limitada em 33V) Circuito Integrado VB325 Ignição Circuito Integrado VB325 Ignição Para o sistema de controle de bobina de ignição foi utilizado o circuito integrado VB325. Este circuito é responsável por realizar a interface entre a bobina de ignição e o microcontrolador. A Figura a seguir apresenta um circuito típico usando o VB

5 Circuito Integrado VB325 Ignição Circuito Integrado VB325 Ignição Esse circuito funciona da seguinte forma: quando um sinal de comando enviado pelo microcontrolador é aplicado no pino V IN do VB325 (sinal lógico de 5V) e o pino de Enable (E) está em nível lógico zero, resulta na ativação da bobina de ignição ligada ao pino HVc do VB Além da atuação no controle de bobina de ignição, o VB325 possui o pino FLAG que retorna uma tensão proporcional à corrente que passa pela bobina de ignição. Internamente o VB325 possui um diodo zener que protege a saída contra sobretensão de até 380V e também possui uma proteção com limitação da corrente da bobina de ignição. 18 A Ponte H é a denominação de um circuito eletrônico composto basicamente por quatro transistores e que tem como objetivo controlar o sentido da corrente que circula na carga. O funcionamento da Ponte H pode ser descrito, basicamente, por quatro chaves conforme a Figura. Em geral esse circuito é amplamente utilizado no controle do sentido e velocidade de rotação nos motores de corrente contínua

6 O acionamento pré-determinado dessas chaves impõem o sentido da corrente que irá circular no motor de corrente contínua que compõe a trava elétrica, conforme Figura Anterior (B) e (C). As chaves de um mesmo braço não podem ser acionadas ao mesmo tempo, como por exemplo, S1 e S4 ou S2 e S3. Pois a ligação dessas chaves proporcionará um estado de curto circuito da fonte de alimentação, podendo assim ocorrer à queima das chaves, dos fios ou da própria fonte. 21 A substituição das chaves por transistores permite o controle do sentido de rotação por meio de sinais elétricos. Circuitos adicionais podem ser utilizados para facilitar o comando e não permitir os estados proibidos das chaves. 22 O circuito integrado (CI) L298, conforme a figura é um circuito integrado que possui internamente duas Pontes H. O CI L298 é um driver de alta tensão e alta corrente, podendo operar com até 46 Volts de alimentação e conduzir uma corrente de até 2 Ampères (por canal) para a carga. A entrada do L298 é projetada para aceitar níveis lógicos padrão TTL e acionar cargas indutivas como relés, solenoides, motores de corrente contínua e motores de passo

7 O L298 possui duas entradas de habilitação (EnA e EnB) que são fornecidas para ativar ou desativar o dispositivo, independentemente dos sinais de entrada (In1, In2, In3 e In4). Os emissores dos dois transistores inferiores de cada ponte são ligados entre si e ao terminal correspondente externo, possibilitando a ligação de uma resistência externa para medir a corrente ou Um entrada de alimentação adicional é fornecida de modo que a lógica funcione em um nível de tensão mais baixa. O circuito interno da L298 é apresentado na Figura a seguir. Os resistores Rsa e Rsb podem ser suprimidos se não desejarmos medir a corrente ou se a potência de pico da carga for inferior a 2A. limitá-la Cada Ponte H interna da L298 é controlada por 3 entradas, sendo duas para determinar a circulação interna da corrente (In1 e In2 ou In 3 e In4) e uma entrada de habilitação (EnA ou EnB) que ativa ou desativa a Ponte H independente das entradas de controle ou pode ser utilizada para o controle da velocidade de um motor com PWM (modulação por largura de pulso)

8 Ponte H Funcionamento do L298 EnA In1 In2 Motor A EnB In3 In4 Motor B 0 X X Parado 0 X X Parado Parado Parado O CI (circuito integrado) MC33186 é fabricado pela empresa Freescale e é certificado para aplicações automotivas Girando Anti-Horário Girando Horário Girando Anti-Horário Girando Horário Esse circuito integrado é composto por uma ponte H (circuito composto internamente por quatro transistores), responsável pelo controle do motor do atuador da válvula borboleta eletrônica Parado Parado A seguir são apresentadas as especificações do MC33186: Tensão de operação de 5 Volts até 28 Volts; Proteção contra transientes de até 40 Volts; Resistência de Canal do MOSFET quando ligado de 150 mω na temperatura de 25 C; Corrente contínua de operação menor ou igual a 5A; A seguir são apresentadas as especificações do MC33186: Proteção contra curto-circuito de 8A; Frequência de operação de até 20KHz. Proteção de aquecimento excessivo de temperatura; Entradas de controle compatíveis com níveis TTL/CMOS

9 Diagrama em blocos do CI MC Pinos e Encapsulamento do CI MC As funções dos pinos do MC33186 são mostradas a seguir: Os pinos IN1, IN2, DI1 e DI2 são pinos de entrada lógica, responsáveis pelo controle dos transistores da ponte H, e seu funcionamento é conforme a Tabela. Os pinos OUT1 e OUT2 são pinos de saída da ponte H onde o motor deve ser ligado. Os pinos Vbat e PGND são os pinos da alimentação do circuito integrado onde deve ser ligado respectivamente a tensão da bateria (12V) e o terra do veículo (GND). 35 As funções dos pinos do MC33186 são mostradas a seguir: O pino COD é uma entrada lógica que quando ligado no terra (GND) ou desconectado, estabelece que em caso de uma falha no CI (curto-circuito, aquecimento excessivo, etc) que o mesmo deve ser reinicializado por uma mudança de nível em DI1 ou DI2. Se o pino COD for ligado em VCC os pinos DI1 e DI2 são desativados e a reinicialização do CI deve ser feita por mudança de nível em IN1 ou IN2. O pino SF é uma saída lógica para indicar o status de funcionamento do CI conforme a Tabela a seguir. 36 9

10 Estado Entradas Saídas D I 1 D I 2 I N 1 I N 2 SF (COD = L) SF (COD = H) Frente L H H L H H H L Reverso L H L H H H L H Rodando Livre Nível Baixo L H L L H H L L Rodando Livre Nível Alto L H H H H H H H Desabilitado 1 H X X X L H Z Z Desabilitado 2 X L X X L H Z Z Limite de Corrente Ativo L H X X H H Z Z Subtensão X X X X L L Z Z Aquecimento Excessivo X X X X L L Z Z Corrente Excessiva OU T1 OU T2 FIM Circuitos Integrados para Automotiva X X X X L L Z 37 Z 38 10