AFS系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)控制和關(guān)鍵診斷

診斷

診斷在汽車電子中必不可少，這是汽車安全性的必然要求。TL4729G支持過(guò)熱、開(kāi)路和短路診斷?？蛻粼谑褂肨LE4729G時(shí)碰到的大多數(shù)問(wèn)題也集中在開(kāi)路診斷上。TLE4729G的診斷表如表4所示。在全步模式下和半步模式下，由于換相的差異，導(dǎo)致了開(kāi)路診斷信號(hào)有差異。在某些半步換相表下，甚至出現(xiàn)不能診斷的情況。

從表4可以看出，短路到地和開(kāi)路錯(cuò)誤同時(shí)發(fā)生時(shí)，診斷結(jié)果和短路到地是一樣的，因此可以認(rèn)為短路到地的優(yōu)先級(jí)比開(kāi)路錯(cuò)誤高。

開(kāi)路診斷的原理是利用感性負(fù)載續(xù)流的原理。如圖10所示，一般來(lái)說(shuō)，每次換相的時(shí)候，內(nèi)部SR觸發(fā)器置位，置位信號(hào)由換相信號(hào)決定，如圖10左上所示，置位信號(hào)使得ERROR1為低電平。SR觸發(fā)器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)濾波環(huán)節(jié)(典型濾波時(shí)間為15μs)連接到ERROR1，如果感性負(fù)載是良好連接，即未開(kāi)路的，在負(fù)載電流方向改變時(shí)，由于續(xù)流的作用，全橋兩個(gè)輸出中的一個(gè)電壓為VS+VFU(VFU為續(xù)流二極管導(dǎo)通壓降)，比如圖10中T14由導(dǎo)通到關(guān)斷，T12尚未導(dǎo)通時(shí)，此時(shí)電流經(jīng)過(guò)與T12并聯(lián)的二極管續(xù)流，這時(shí)候Qx2的電壓值為VS+VFU。全橋的兩個(gè)輸出分別送入到兩個(gè)電壓比較器的同相輸入端，而這兩個(gè)電壓比較器的反相輸入端則與電源VS相連，兩個(gè)比較器的輸出連接至一個(gè)或門(mén)的兩個(gè)輸入，與門(mén)的輸出則連接到RS觸發(fā)器的R管腳。所以換相過(guò)程由于有續(xù)流電壓的存在使得或門(mén)的輸出為1，使得RS觸發(fā)器復(fù)位，一般而言換相過(guò)程持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)小于15μs，所以在正常模式下由于復(fù)位信號(hào)的作用使得ERROR1保持為高。當(dāng)出現(xiàn)開(kāi)路的時(shí)候，VS+VFU這個(gè)條件被破壞，RS觸發(fā)器置位，15μs后ERROR1信號(hào)為低。

全步模式開(kāi)路診斷

本例中采用XC800作為處理器，使用P3口作為T(mén)LE4729G的電流設(shè)置和換相口。定義如表5。

在全步模式下，電流設(shè)定和換相是分離的，所以可以用兩個(gè)不同的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，分為為電流設(shè)定函數(shù)和換相函數(shù)，當(dāng)然也可以統(tǒng)一到一個(gè)函數(shù)中，換相的時(shí)候?qū)?yīng)電流管腳不發(fā)生變化即可。

全步模式下的開(kāi)路診斷容易實(shí)現(xiàn)，ERROR1指示開(kāi)路情況，當(dāng)未出現(xiàn)開(kāi)路時(shí)，ERROR1為高電平，當(dāng)出現(xiàn)開(kāi)路時(shí)ERROR1為低電平，如圖11所示。

半步模式開(kāi)路診斷

半步開(kāi)路診斷是TLE4729G中比較復(fù)雜的應(yīng)用之一。有很多用戶反映無(wú)法進(jìn)行半步開(kāi)路診斷。其實(shí)不然，如果深入分析半步換相表，便可得出可以穩(wěn)定診斷開(kāi)路診斷的真值表

半步診斷的復(fù)雜性是由于TLE4729G的Inhibit模式導(dǎo)致的，開(kāi)路可診斷的一個(gè)條件是電流設(shè)置管腳至少有一個(gè)為高電平，當(dāng)某相兩個(gè)電流設(shè)置管腳均為低時(shí)，該項(xiàng)為Inhibit模式，ERROR1在第一個(gè)續(xù)流周期復(fù)位。當(dāng)有開(kāi)路情況存在時(shí)，ERROR1的復(fù)位導(dǎo)致診斷信息丟失。由于半步的8個(gè)狀態(tài)中多次出現(xiàn)Inhibit模式，所以導(dǎo)致了某些情況下開(kāi)路診斷會(huì)有異常。從真值表角度分析，當(dāng)某相有Inhibit模式出現(xiàn)，即該相兩個(gè)電流管腳均為0時(shí)，對(duì)應(yīng)的相位管腳可設(shè)置為1或者0，這樣便可以得出多組半步換相表，不同的換相表在開(kāi)路診斷時(shí)，結(jié)果也不一樣。如表6中粗線所示，有四個(gè)狀態(tài)S2，S4，S6，S8中的某相位設(shè)置信號(hào)是可變?cè)O(shè)置的，可為0或者1，從排列的角度上看有16種不同的真值表，這里取出6種典型表(A-F)舉例說(shuō)明開(kāi)路診斷特點(diǎn)。

管腳設(shè)置仍如全步模式，在實(shí)際程序中，使用數(shù)據(jù)建立換相表，如下所示。

//code motor_halfsteps[8]={0x3a, 0x28, 0x2a, 0x02,0x0a,0x18,0x1a,0x32}; //A 0,0,1,1

//code motor_halfsteps[8]={0x3a, 0x38, 0x2a, 0x22,0x0a,0x08,0x1a,0x12}; //B 1,1,0,0

//code motor_halfsteps[8]={0x3a, 0x28, 0x2a, 0x02,0x0a,0x08,0x1a,0x12}; //C All 0

//code motor_halfsteps[8]={0x3a, 0x38, 0x2a, 0x22,0x0a,0x18,0x1a,0x32}; //D All 1

code motor_halfsteps[8]={0x3a, 0x28, 0x2a, 0x22,0x0a,0x18,0x1a,0x32}; //E 0,1,1,1

//code motor_halfsteps[8]={0x3a, 0x28, 0x2a, 0x02,0x0a,0x08,0x1a,0x32}; //F 0 0 0 1

短路到負(fù)載和電源

短路到負(fù)載和電源在數(shù)據(jù)手冊(cè)和應(yīng)用筆記已經(jīng)有完備的敘述，此處不再贅述。

EMC問(wèn)題

EMC問(wèn)題是客戶實(shí)際使用TLE4729非常關(guān)注的問(wèn)題。EMC設(shè)計(jì)需要考慮的是系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)頻率和輸出電容的問(wèn)題，另外還有PCB布線也需要考究。

開(kāi)關(guān)頻率

TLE4729G的振蕩頻率是可以調(diào)整，在EMC測(cè)試的時(shí)候可以根據(jù)需要調(diào)整振蕩頻率。頻率變化范圍為18kHz~30kHz。調(diào)整的方法為改變外部振蕩電容C，電容計(jì)算的方法是A = f * C，該公式未在數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出，但是在芯片設(shè)計(jì)時(shí)振蕩頻率是按此設(shè)計(jì)。其中A是常數(shù)，也就是說(shuō)頻率和電容成反比，A為55kHz.nF。根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)，典型振蕩頻率25kHz時(shí)對(duì)應(yīng)的電容為2.2nF，滿足該公式。

TLE4729G另外一種調(diào)整方法是使用外部時(shí)鐘同步的方法，TLE4729G內(nèi)部有一個(gè)推挽式電流源，輸出能力為120μA，這個(gè)電流源可以驅(qū)動(dòng)振蕩器產(chǎn)生鋸齒波振蕩信號(hào)。當(dāng)使用外部時(shí)鐘同步時(shí)，內(nèi)部電流源失效，振蕩器由外部振蕩器驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)要求低電平介于0V~0.8V，高電平要求在3V~5V之間。

輸出電容

除了在邏輯電源和功率電源處添加去耦電容保證供電電源的品質(zhì)之外，為了降低功率輸出的開(kāi)關(guān)噪聲和電磁輻射，可在四個(gè)功率輸出管腳處對(duì)地接電容，可以有效降低電路EMI問(wèn)題。