汽車自動空調(diào)風(fēng)門執(zhí)行器驅(qū)動保護(hù)及診斷

隨著汽車的普及，對汽車舒適性和節(jié)能環(huán)保的要求越來越高，汽車空調(diào)的性能也越來越受到人們的關(guān)注。與傳統(tǒng)的手動空調(diào)相比，新的自動空調(diào)系統(tǒng)可以顯著提高燃油經(jīng)濟(jì)性并減少碳排放。自動空調(diào)控制的核心就是空調(diào)控制器，其控制策略及控制精度都與自動空調(diào)的性能相關(guān)。安森美半導(dǎo)體提供了一系列用于汽車自動空調(diào)中的風(fēng)門電機驅(qū)動芯片，能實現(xiàn)完善的故障診斷及保護(hù)，有效提高汽車自動空調(diào)系統(tǒng)的整體性能和可靠性。本文分析了汽車空調(diào)風(fēng)門電機的控制原理，各種故障狀態(tài)及保護(hù)要求，并提出了汽車風(fēng)門電機故障診斷及保護(hù)的控制邏輯，最后給出了實際系統(tǒng)的驗證結(jié)果。

在整個汽車自動空調(diào)系統(tǒng)中，風(fēng)門執(zhí)行器是的最核心控制器件之一，主要用來控制系統(tǒng)運行模式，調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度，設(shè)置空氣內(nèi)外循環(huán)等。一般單溫區(qū)自動空調(diào)有三個風(fēng)門執(zhí)行器，用來控制上面所提及的功能。雙溫區(qū)有四個以上的風(fēng)門執(zhí)行器，是為了更好的調(diào)節(jié)后排乘客的溫度，而一些復(fù)雜的汽車自動空調(diào)系統(tǒng)可能會有十個以上的風(fēng)門執(zhí)行器，來實現(xiàn)更加復(fù)雜的功能。

典型的風(fēng)門執(zhí)行器內(nèi)部電機最大工作電流約60mA，堵轉(zhuǎn)電流最大約400mA。由于需要隨時調(diào)整風(fēng)門位置，需要采用全橋驅(qū)動來對其進(jìn)行控制，以實現(xiàn)隨時調(diào)整電機的運行速度及方向。

汽車自動空調(diào)風(fēng)門電機驅(qū)動的故障診斷及保護(hù)

在汽車自動空調(diào)系統(tǒng)中，對負(fù)載狀態(tài)的檢測及診斷故障處理對系統(tǒng)的穩(wěn)定性非常重要，主要的診斷需求包括：對地短路，對電源短路，開路檢測，短路檢測等。

當(dāng)這些故障發(fā)生時，相關(guān)的輸出要首先關(guān)閉輸出，系統(tǒng)要及時讀取反饋信息，并做出相應(yīng)的報警提示，對于有些信號需要不斷重試（定時重啟輸出）來探測故障是否恢復(fù)。

基于NCV7718的風(fēng)門電機驅(qū)動故障診斷及保護(hù)的實現(xiàn)

NCV7718是內(nèi)置功率驅(qū)動模塊的多路半橋驅(qū)動，也是專門針對小功率直流伺服電機開發(fā)的驅(qū)動。其單通道最高550mA的輸出能力完全能滿足空調(diào)風(fēng)門執(zhí)行器內(nèi)的小功率伺服電機的驅(qū)動需求。

芯片內(nèi)建完善的保護(hù)功能使其外圍電路及其簡介，而3.3V/5V兼容的邏輯通信接口也可以滿足平臺設(shè)計的需要。NCV7718的內(nèi)部主要保護(hù)功能有：

* 低壓/過壓輸出閉鎖：用來防止負(fù)載在非正常供電電壓下誤動作
* 過流保護(hù)：防止回路中出現(xiàn)較大尖峰電流損壞負(fù)載
* 過溫報警：在芯片工作溫度達(dá)到非正常值時，向系統(tǒng)反饋報警信息
* 熱關(guān)斷：當(dāng)芯片結(jié)溫超過最大工作溫度后關(guān)閉所有輸出，保護(hù)系統(tǒng)和驅(qū)動器
* 輕載檢測：判斷負(fù)載開路或者接插件引腳接觸不良

以上這些保護(hù)功能是自動空調(diào)風(fēng)門執(zhí)行器所必須的，此外NCV7718還提供了額外的管腳電壓鉗位保護(hù)功能，防止由于外部干擾或者負(fù)載非正常運行產(chǎn)生的電壓脈沖，保護(hù)系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行。

NCV7718還能實現(xiàn)以下故障診斷及保護(hù)功能

在NCV7718中集成了多種保護(hù)模式，可以通過組合判斷狀態(tài)寄存器標(biāo)志位來實現(xiàn)故障診斷。

以下具體介紹各個故障診斷的方法及步驟：

> 對地短路檢測：

o 配置所有半橋為高邊輸出
o 使能輸出，并延時一段時間
o 通過SPI總線讀取NCV7718內(nèi)部寄存器中TW及OSC標(biāo)志位

> 對電源短路檢測:

o 配置所有半橋為低邊輸出
o 使能輸出，并延時一段時間
o 通過SPI總線讀取NCV7718內(nèi)部寄存器中TW及OSC標(biāo)志位

> 開路檢測：

o 在初始化中需要使能ULD診斷功能（輕載檢測）
o “H-Bridge”正常工作（每個伺服電機依次工作）
o 通過SPI總線讀取NCV7718內(nèi)部寄存器中ULD標(biāo)志位

* ULD=0：負(fù)載狀態(tài)正常
* ULD=1：負(fù)載開路

o 在系統(tǒng)正常運行中，當(dāng)ULD被置位后，可以再通過依次檢測伺服電機來檢測出具體的故障風(fēng)門

> 短路檢測：

o 初始化并配置“H-Bridge”
o 使能輸出（每個伺服電機依次工作），并延時一段時間
o 通過SPI總線讀取NCV7718內(nèi)部寄存器中OSC標(biāo)志位

* OSC=0：負(fù)載狀態(tài)正常
* OSC=1：負(fù)載短路

在實際應(yīng)用中，還可以結(jié)合風(fēng)門執(zhí)行器內(nèi)的位置傳感器來更準(zhǔn)確的判斷并查找出具體的故障信息，并及時做出報警。

結(jié)論：

NCV7718這款產(chǎn)品是為汽車自動空調(diào)應(yīng)用度身打造的產(chǎn)品，其性能完全滿足應(yīng)用的所有要求，其完善的保護(hù)功能更是極大地提升了整個系統(tǒng)的安全等級，利用組合的狀態(tài)標(biāo)志位，可以通過軟件對外部負(fù)載進(jìn)行故障診斷，簡化診斷電路，降低外圍元器件數(shù)量，提升產(chǎn)品可靠性，同時也能降低系統(tǒng)的成本，為系統(tǒng)設(shè)計帶來極大的靈活性。(end)

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