安森美半導(dǎo)體汽車自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案

圖3：AFS控制大燈結(jié)構(gòu)圖

安森美半導(dǎo)體應(yīng)用于AFS的不同步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方案

要有效地驅(qū)動(dòng)AFS中的步進(jìn)電機(jī)，必須采用適合的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方案。安森美半導(dǎo)體提供用于AFS的多種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方案，包括AMIS-30621、AMIS-30623、NCV70521和NCV70522。這些步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品各有其側(cè)重點(diǎn)。如AMIS-30621和AMIS-30623采用LIN通信模式;NCV70521和NCV70522采用SPI通信模式;AMIS-30623自帶堵轉(zhuǎn)檢測(cè)功能;AMIS-30621、AMIS-30623和NCV70522內(nèi)置5V電源輸出;NCV70522內(nèi)置看門狗復(fù)位信號(hào)。

從應(yīng)用角度看，AFS步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案分為直接驅(qū)動(dòng)和機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)用兩類。對(duì)比之下，NCV70522采用直接驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片要求安裝在跟微控制器(MCU)同一塊印制電路板(PCB)上，且每個(gè)電機(jī)需要對(duì)應(yīng)的信號(hào)連接線，適合中、高集成度執(zhí)行計(jì)劃方案應(yīng)用;而AMIS-30623適合機(jī)電一體化應(yīng)用方案，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片可直接安裝在電機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)，只需共享地線與LIN總線信號(hào)連接，適合高集成度執(zhí)行計(jì)劃方案應(yīng)用，如圖4。

圖4：直接驅(qū)動(dòng)和機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)用對(duì)比

具有堵轉(zhuǎn)偵測(cè)功能的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)芯片AMIS-30623是一款采用LIN通信的單芯片微步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與控制器。它是通過(guò)LIN建立與主機(jī)遠(yuǎn)程連接的專用機(jī)電一體化解決方案。該芯片通過(guò)總線接收定位指令，隨后驅(qū)動(dòng)電機(jī)線圈到所需的位置，可配置電流、速度、加速度和減速度等參數(shù)。該芯片內(nèi)部自帶電機(jī)堵轉(zhuǎn)檢測(cè)。其它功能包括：AMIS-30621類似功能、改進(jìn)低電壓管理、改進(jìn)LIN丟失功能、0 mA維持電流、兼容AMIS-30621、減低噪聲(堵轉(zhuǎn)檢測(cè))，以及減小在維持情況下過(guò)溫的風(fēng)險(xiǎn)。該方案的市場(chǎng)及應(yīng)用涵蓋汽車頭燈執(zhí)行器、怠速控制、液化氣閥門和懸掛閥門等。

NCV70522是帶穩(wěn)壓器和看門狗的SPI通信單芯片微步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。它具有輸出電流選擇性、SPI接口、嵌入式5 V穩(wěn)壓器和看門狗復(fù)位等功能，是專為外設(shè)驅(qū)動(dòng)微控制器簡(jiǎn)化的電路。該芯片可通過(guò)一個(gè)輸入引腳接收脈沖信號(hào)啟動(dòng)“下一步微步”命令，輸出線圈電流、微步數(shù)等，通過(guò)SPI總線設(shè)置進(jìn)行診斷反饋。其獨(dú)特功能包括：等于NCV70521 + 5 V穩(wěn)壓器及看門狗復(fù)位、透明的SPI參數(shù)、2信號(hào)控制運(yùn)轉(zhuǎn)(NXT/DIR)、整步到1/32精度的微步模式、靈活的運(yùn)行電流最大到1.6 A、ERRB引腳輸出錯(cuò)誤狀態(tài)、具有NCV70521同樣優(yōu)點(diǎn)、兼容NCV70521、減小PCB板尺寸和BOM成本 (內(nèi)置穩(wěn)壓器)，以及提升應(yīng)用安全(內(nèi)置看門狗)。該方案適用于汽車頭燈執(zhí)行器、怠速控制、液化氣閥門、懸掛閥門、折疊式多媒體顯示器等。

AFS步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)難點(diǎn)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

以NCV70522為例，其控制要素包括步幅模式、NXT和DIR。步幅模式包括整步至1/32共7種模式可選;NXT為進(jìn)入下一步，根據(jù)電流表輸出對(duì)應(yīng)的Ix和Iy;DIR為電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向控制。如圖5。

圖5：控制要素

SLA(速度負(fù)載模擬)信號(hào)是由SLA引腳采樣和提供的信號(hào)，可應(yīng)用于電機(jī)堵轉(zhuǎn)和共振特性檢測(cè)。成功的設(shè)計(jì)需要理解Vbemf(反電動(dòng)勢(shì))信號(hào)的特性。Vbemf與電機(jī)線圈繞組電流(ICOIL)相位延遲的信號(hào)被稱為負(fù)載角。反電動(dòng)勢(shì)的幅值隨轉(zhuǎn)子速度和負(fù)載角的變化受電機(jī)負(fù)載條件的影響。當(dāng)線圈中無(wú)電流狀態(tài)( =電流過(guò)零點(diǎn))時(shí)，Vbemf是可見(jiàn)的，如圖6。