NCV70522在汽車(chē)自適應前照燈系統(AFS)應用中堵轉檢

簡(jiǎn)介

由于機械結構的限制，自適應前照燈系統(AFS)應用中，步進(jìn)電機有時(shí)可能會(huì )堵轉。一旦電機堵轉，電子控制單元(ECU)將失去前照燈位置的跟蹤信息并作出不恰當的反應，滋生極嚴重的安全問(wèn)題，所以AFS應用中堵轉檢測是必不可少的。

通?？梢酝ㄟ^(guò)電機的反電動(dòng)勢(BEMF)來(lái)判斷電機堵轉與否。BEMF因電機速度、負載及供電電壓的不同而變化。傳統的步進(jìn)電機驅動(dòng)芯片無(wú)BEMF輸出，但包含內置堵轉檢測算法?？蛻?hù)僅可以在寄存器里設定固定的堵轉認定臨界值，這表示在真實(shí)道路條件下所有設定值都必須在工作之前“離線(xiàn)”預設，而不能適配真實(shí)工作條件。

安森美半導體的NCV70522微步步進(jìn)電機驅動(dòng)器透過(guò)SLA引腳提供BEMF輸出，這表示它能實(shí)時(shí)進(jìn)行停轉檢測計算，并根據不同條件來(lái)調節檢測等級。

算法說(shuō)明

由于線(xiàn)圈電流衰減期間的再循環(huán)電流相對較大，線(xiàn)圈電壓Vcoil就展示出瞬態(tài)特性。由于應用軟件中并不總是想要瞬態(tài)，就可以通過(guò)位的設定值來(lái)選擇兩種工作模式。在為高下，SLA引腳顯示出完全可視的電壓瞬態(tài)特性。如果位被清除，那么SLA引腳上僅可視每個(gè)線(xiàn)圈電流過(guò)零末端的電壓樣本。由于線(xiàn)圈電壓的瞬態(tài)特性不再可視，這種模式產(chǎn)生更平常的BEMF輸入，用于軟件等的后續處理。

為了將采樣的BEMF輸出電平適應到(0 V至5 V)范圍，采樣的線(xiàn)圈電壓Vcoil可選擇被除以2或4。此設定通過(guò)SPI位來(lái)控制。下圖顯示了SLA引腳的工作，透明位“PWMsh”及“Icoil=0”是內部信號，與SLAT一起定義線(xiàn)圈電壓的采樣以及維持瞬間。

此BEMF電壓在每個(gè)所謂的“線(xiàn)圈電流過(guò)零”期間采樣。每個(gè)線(xiàn)圈在每個(gè)電氣周期內存在2個(gè)零電流位置，因而每個(gè)電氣周期共有4個(gè)過(guò)零觀(guān)察點(diǎn)，故可以測量4次BEMF。如果微步位置位于“線(xiàn)圈電流過(guò)零點(diǎn)”，BEMF電壓將僅由電機驅動(dòng)器采樣。微步位置可以通過(guò)SPI接口來(lái)讀取。

通過(guò)軟件，我們可以基于測量的1個(gè)電氣周期內的4次SLA值來(lái)靈活地判斷是否堵轉。

算法應用

NCV70522是一款微步步進(jìn)電機驅動(dòng)器，用于雙極型步進(jìn)電機。這芯片通過(guò)I/O引腳及SPI接口連接至外部微控制器。NCV70522輸出電流有多種選擇。它根據“NXT”輸入引腳上的脈沖信號以及方向寄存器[DIRCTRL]或“DIR”輸入引腳的狀態(tài)來(lái)轉動(dòng)下一個(gè)微步。這器件提供從滿(mǎn)步到32微步的細分、由SPI寄存器SM[2:0]來(lái)選擇的7種步進(jìn)模式。NCV70522包含SLA的輸出，可以用于堵轉檢測算法及根據電機的BEMF來(lái)調節轉矩和速度計算。典型應用電路圖如圖2所示。

當系統上電時(shí)候，微控制器就會(huì )初始化，NCV70522復位。這些動(dòng)作完成時(shí)，線(xiàn)圈電流及步進(jìn)模式將被設定。然后電機驅動(dòng)器將啟用。NXT脈沖將被發(fā)送實(shí)現轉動(dòng)電機。電機轉速等于NXT脈沖頻率乘以步進(jìn)細分模式的值。圖3是流程圖。

示例：在正常狀態(tài)及堵轉狀態(tài)時(shí)檢查SLA輸出電平，如下所示：

因此，我們可以認為：如果4個(gè)“線(xiàn)圈電流過(guò)流點(diǎn)”中有2個(gè)SLA電平低于1.5 V，那么就處于堵轉狀態(tài)。

簡(jiǎn)介

與傳統步進(jìn)電機驅動(dòng)器IC相比，NCV70522包含BEMF輸出，能夠實(shí)時(shí)地 準確地反應電機運轉情況，非常適合汽車(chē)自適應前照燈系統中的應用。堵轉檢測閾值可以根據電機速度、負載特性及供電電壓的不同來(lái)調節。