消費電子電器的變速低功耗的實現(xiàn)方案

在這個例子中，MCU的10位ADC能夠提供多達四個單端/差分通道和一個可選的 1X 差分輸入緩沖區(qū)。另外，ADC 模塊中還集成了一個片上低功率運算放大器，從而不再需要另外的外部組件就能夠獲得高精度電流測量。結(jié)合這個多通道 ADC，MCU 的兩個具有脈寬調(diào)制(PWM )以及采集與比較功能的增強型16 位定時器模塊可以同時操作兩個負載(即電機)，同時，直接 LED 驅(qū)動輸出可用來在出現(xiàn)預(yù)設(shè)事件時觸發(fā) LED，而不需要額外的硬件。該方案還由其它特征，包括一個模擬比較器、一套用于確?？煽啃缘?ldquo;防故障”振蕩器機制、一個片上集成溫度傳感器和高達128B 的非易失性數(shù)據(jù)存儲空間(NVDS)。圖 2 是款使用了ZiLOG MCU 的通用電機的結(jié)構(gòu)圖。

圖2 通用電機控制系統(tǒng)框架圖

電機控制的主要功能

這個特別的數(shù)字公里發(fā)管理方案提供了通用電機所需的主要控制功能：“軟啟動”、過電流故障保護和使用片上比較器測定交流電路過零點以確保 MCU 輸出信號同步的能力。我們來逐條分析一下，并看看該方案是如何滿足這些要求的：

(1)軟啟動

“軟啟動”功能確保在電機打開時功率逐漸地而不是突然輸出到電機。通過使用 MCU 的單 I/O 輸出控制 TRIAC 的觸發(fā)/點火角來實現(xiàn)可調(diào)控制。這種功能最大程度地減少了啟動時轉(zhuǎn)子的過沖和不平穩(wěn)運動，從而減少電機磨損，并防止需量的突變，避免電路斷開以致剛開啟的和正在運行的電器都被關(guān)斷的情況。

ZiLOG的軟啟動實現(xiàn)方法采用了一個定時器和重新載入定時器高低字節(jié)時使用的一個查找表。在交流信號的一個半周期內(nèi)可以實現(xiàn)二十個均勻分布的觸發(fā)角。通過這種方法可以調(diào)節(jié) TRIAC 觸發(fā)角(如圖3)，以調(diào)整輸送給電機的功率。這種軟啟動方案使用一個10 微秒輸出脈沖寬度觸發(fā)TRIAC，在此期間觸發(fā)角從 18°上升至162° (一個半周期的 10% 至 90%)，此時電機過渡到正常滿速運轉(zhuǎn)。

(2)過電流故障保護

大多數(shù)電機控制都需要過電流故障保護。過電流故障的原因有很多，例如電機繞組短路、電機引線短路、機械驅(qū)動與連接裝置故障、功率器件損壞、接線錯誤等，會導(dǎo)致電器損毀。在出現(xiàn)過電流故障時，不管原因是什么，都必須立即停止電機轉(zhuǎn)動以防止損壞。雖然保護電路必須動作迅速，但是最好逐周期地關(guān)掉 PWM 輸出，并且在不能繼續(xù)發(fā)現(xiàn)故障條件時恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)，而不要一下子完全關(guān)斷整個系統(tǒng)。如果這種方法不能解決問題，那么再關(guān)斷系統(tǒng)。

這個電機控制器方案以一個感應(yīng)電阻來測量電機電流(圖 2)，并把信號傳輸?shù)狡霞?ADC。過電流門限值是可以設(shè)置的，而一旦電流達到這個門限值，系統(tǒng)就會啟動一個中斷服務(wù)程序，然后終止輸送到TRIAC 的觸發(fā)脈沖，并最終關(guān)閉系統(tǒng)。