消費電子電器的變速低功耗的實(shí)現方案

在這個(gè)例子中，MCU的10位ADC能夠提供多達四個(gè)單端/差分通道和一個(gè)可選的 1X 差分輸入緩沖區。另外，ADC 模塊中還集成了一個(gè)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。結合這個(gè)多通道 ADC，MCU 的兩個(gè)具有脈寬調制(PWM )以及采集與比較功能的增強型16 位定時(shí)器模塊可以同時(shí)操作兩個(gè)負載(即電機)，同時(shí)，直接 LED 驅動(dòng)輸出可用來(lái)在出現預設事件時(shí)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(gè)模擬比較器、一套用于確?？煽啃缘?ldquo;防故障”振蕩器機制、一個(gè)片上集成溫度傳感器和高達128B 的非易失性數據存儲空間(NVDS)。圖 2 是款使用了ZiLOG MCU 的通用電機的結構圖。

圖2 通用電機控制系統框架圖

電機控制的主要功能

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

(1)軟啟動(dòng)

“軟啟動(dòng)”功能確保在電機打開(kāi)時(shí)功率逐漸地而不是突然輸出到電機。通過(guò)使用 MCU 的單 I/O 輸出控制 TRIAC 的觸發(fā)/點(diǎn)火角來(lái)實(shí)現可調控制。這種功能最大程度地減少了啟動(dòng)時(shí)轉子的過(guò)沖和不平穩運動(dòng)，從而減少電機磨損，并防止需量的突變，避免電路斷開(kāi)以致剛開(kāi)啟的和正在運行的電器都被關(guān)斷的情況。

ZiLOG的軟啟動(dòng)實(shí)現方法采用了一個(gè)定時(shí)器和重新載入定時(shí)器高低字節時(shí)使用的一個(gè)查找表。在交流信號的一個(gè)半周期內可以實(shí)現二十個(gè)均勻分布的觸發(fā)角。通過(guò)這種方法可以調節 TRIAC 觸發(fā)角(如圖3)，以調整輸送給電機的功率。這種軟啟動(dòng)方案使用一個(gè)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(gè)半周期的 10% 至 90%)，此時(shí)電機過(guò)渡到正常滿(mǎn)速運轉。

(2)過(guò)電流故障保護

大多數電機控制都需要過(guò)電流故障保護。過(guò)電流故障的原因有很多，例如電機繞組短路、電機引線(xiàn)短路、機械驅動(dòng)與連接裝置故障、功率器件損壞、接線(xiàn)錯誤等，會(huì )導致電器損毀。在出現過(guò)電流故障時(shí)，不管原因是什么，都必須立即停止電機轉動(dòng)以防止損壞。雖然保護電路必須動(dòng)作迅速，但是最好逐周期地關(guān)掉 PWM 輸出，并且在不能繼續發(fā)現故障條件時(shí)恢復正常運轉，而不要一下子完全關(guān)斷整個(gè)系統。如果這種方法不能解決問(wèn)題，那么再關(guān)斷系統。

這個(gè)電機控制器方案以一個(gè)感應電阻來(lái)測量電機電流(圖 2)，并把信號傳輸到片上集成 ADC。過(guò)電流門(mén)限值是可以設置的，而一旦電流達到這個(gè)門(mén)限值，系統就會(huì )啟動(dòng)一個(gè)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。