安森美應(yīng)用于汽車自動(dòng)空調(diào)的電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)及分立元件方案

用于汽車空調(diào)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

根據(jù)不同的地區(qū)及不同汽車整車廠的配置需求，汽車空調(diào)風(fēng)門執(zhí)行器可以采用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如直流電機(jī)、單極性步進(jìn)電機(jī)及雙極性步進(jìn)電機(jī)。

最常見(jiàn)的風(fēng)門執(zhí)行器是直流電機(jī)，并集成位置傳感器，將風(fēng)門位置信號(hào)反饋給微控制器。為控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，需要使用2個(gè)高邊(HS)開(kāi)關(guān)及2個(gè)低邊(LS)開(kāi)關(guān)組成全橋電路。通常情況下，這些高邊或低邊開(kāi)關(guān)已經(jīng)集成各種完善的保護(hù)，如過(guò)壓保護(hù)、過(guò)載保護(hù)及過(guò)溫保護(hù)等。在步進(jìn)電機(jī)方面，單極性步進(jìn)電機(jī)需使用4個(gè)低邊開(kāi)關(guān)，而雙極性步進(jìn)電機(jī)需使用4個(gè)高邊開(kāi)關(guān)和4個(gè)低邊開(kāi)關(guān)。

圖4：汽車空調(diào)風(fēng)門執(zhí)行器的電機(jī)結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)需求

直流電機(jī)風(fēng)門執(zhí)行器的工作電流一般在100mA左右，最大堵轉(zhuǎn)電流小于450mA。此外，需要H橋驅(qū)動(dòng)來(lái)改變運(yùn)行方向。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還需要故障診斷報(bào)告，且提供足夠的保護(hù)功能。安森美半導(dǎo)體的NCV77xx系列器件可用于驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)風(fēng)門執(zhí)行器，如NCV7718。NCV7718是一款六路半橋驅(qū)動(dòng)器，高、低邊在驅(qū)動(dòng)器芯片內(nèi)部連接，并以H橋輸出。這器件以6路PMOS作為高邊驅(qū)動(dòng)，6路NMOS作為低邊驅(qū)動(dòng)，能夠提供0.55 A持續(xù)驅(qū)動(dòng)電流，集成了內(nèi)部續(xù)流二極管。NCV7718能以正向、反向、制動(dòng)及高阻態(tài)工作，能夠通過(guò)16位SPI接口控制，帶有專門設(shè)計(jì)用于汽車及工業(yè)運(yùn)行控制應(yīng)用的保護(hù)功能，如欠壓及過(guò)壓鎖定、過(guò)流保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、欠載保護(hù)及鑒別故障報(bào)告等。

除了直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，安森美半導(dǎo)體還提供用于汽車空調(diào)的單極性及雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。安森美半導(dǎo)體的單極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器包括NCV7608和NCV7240等。其中，NCV7608是8路高、低邊可配置驅(qū)動(dòng)器，每通道能提供350 mA驅(qū)動(dòng)電流，并提供完善的保護(hù)功能;NCV7240是8路低邊驅(qū)動(dòng)器，每通道能提供600 mA驅(qū)動(dòng)電流，可采用16位SPI接口控制，也提供完善的保護(hù)功能(如開(kāi)路診斷、過(guò)載保護(hù)及過(guò)溫保護(hù)等)。這兩款器件分別采用SOIC28和SSOP24封裝。

圖5：安森美半導(dǎo)體NCV70501及AMIS-30730雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器框圖

安森美半導(dǎo)體用于汽車空調(diào)的雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器包括AMIS-30730和NCV70501等。汽車空調(diào)的進(jìn)氣風(fēng)門需要采用低噪音設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@個(gè)執(zhí)行器是連續(xù)工作模式。采用NCV70501這樣的雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)低噪音。NCV70501通過(guò)H橋驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，可以通過(guò)設(shè)置內(nèi)部寄存器來(lái)改變電機(jī)的方向和步數(shù)等。AMIS-30730則是單芯片智能步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方案，內(nèi)部包含雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、微控制器(MCU)內(nèi)核、LIN接口、ROM、RAM及EEPROM等。

外部負(fù)載高邊或低邊驅(qū)動(dòng)器

除了風(fēng)門執(zhí)行器，還需要驅(qū)動(dòng)或控制外部負(fù)載，如中央電器盒。安森美半導(dǎo)體提供用于外部負(fù)載驅(qū)動(dòng)的SmartFET，可用于高邊或低邊驅(qū)動(dòng)，如NCV8440、NCV8401/2/3/5/6等低邊驅(qū)動(dòng)器，以及NCV8450、NCV8452等高邊驅(qū)動(dòng)器。這些SmartFET是帶保護(hù)的MOSFET，在功率MOSFET的基礎(chǔ)上增加了多種保護(hù)功能及高邊或低邊驅(qū)動(dòng)等。以NCV8452高邊SmartFET為例，這器件的導(dǎo)通阻抗為200 m?，過(guò)壓保護(hù)等級(jí)為41 V，輸出電流限制值為1 A，集成了豐富的保護(hù)特性，如短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)溫關(guān)斷及自動(dòng)重啟、內(nèi)部鉗位二極管過(guò)壓保護(hù)、ESD保護(hù) 及邏輯電平控制等。

圖6：汽車空調(diào)外部負(fù)載的高邊或驅(qū)動(dòng)架構(gòu)及高邊驅(qū)動(dòng)器NCV8452應(yīng)用示例