進(jìn)芯電子推出車(chē)載12V/24V電子風(fēng)扇方案

隨著(zhù)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)“新四化”的加深，風(fēng)扇、冷卻液泵等車(chē)載小型設備的電氣化控制也在不斷推進(jìn)。電子風(fēng)扇幫助內燃機、電池等發(fā)熱設備進(jìn)行散熱，是車(chē)載熱管理系統中的重要一環(huán)。

目前電子風(fēng)扇市場(chǎng)大多使用小型無(wú)刷直流電機驅動(dòng)解決方案，為此，進(jìn)芯電子推出了功率400W-12V/600W-24V電子風(fēng)扇解決方案。該方案采用PWM/LINK通訊方式進(jìn)行調速和故障反饋，使用單電阻弦波方案，具有順逆風(fēng)啟動(dòng)、電路簡(jiǎn)單、控制穩定、成本低等優(yōu)點(diǎn)。 電子風(fēng)扇方案以進(jìn)芯ADM16F03A2 DSP作為主控芯片。

一、ADM16F03A2簡(jiǎn)介

ADM16F03A2是面向無(wú)刷電機控制的16位改進(jìn)型DSP，集成LDO和6NMOS預驅模塊，搭載150MHz主頻16位DSP處理核+加速運算單元，事件管理器，SPI和SCI模塊，12位ADC， 并集成運算放大器、電壓比較器和LIN收發(fā)器；可構成控制核心，支持有感、無(wú)感、方波、弦波等多模式無(wú)刷電機控制。下表是ADM16F03A2電機控制方面的資源簡(jiǎn)介。

表一 ADM16F03A2電機控制相關(guān)資源

同時(shí)， ADM16F03A2支持JTAG在線(xiàn)仿真，支持串口SCI方式的最低僅需四線(xiàn)的快速燒錄模式。以下為ADM16F03A2芯片引腳定義排布圖：

圖1 芯片引腳定義排布圖

二、ADM16F03A2應用優(yōu)勢

ADM16F03A2是一款高度集成的高性能BLDC/PMSM控制器，封裝為QFN56，用戶(hù)在設計電機控制系統時(shí)可實(shí)現最優(yōu)的性?xún)r(jià)比，ADM16F03A2內部集成了六路 NMOS Pre-Driver，運算放大器，PGA，比較器，高速ADC,SCI,SPI和LIN等模塊。同時(shí)，采用高性能16位CPU,內嵌 32Kx16 位 Flash, 最高工作頻率為100MHz，可滿(mǎn)足高性能無(wú)刷電機控制的應用要求，并簡(jiǎn)化系統硬件成本。適用于BLDC/PMSM電機方波、SVPWM/SPWM、FOC 驅動(dòng)控制。  

三、硬件模塊介紹

電路模塊主要包括： 輸入防反及濾波電路部分、24V轉12V系統供電電路（24V方案）、ADM16F03A2最小系統、H功率橋電路、ADC母線(xiàn)電壓采樣電路、單電阻采樣運放采樣電路、自舉電路和PWM/LIN通訊反饋電路。   

1）輸入防反及濾波電路部分

輸入通過(guò)N管，實(shí)現防反功能，加上Π型濾波電路，減少噪聲或干擾信號。

圖2 防反母線(xiàn)電路

2)   24V轉12V系統供電電路（24V方案）

 通過(guò)DC-DC電路，把24V轉換成后級系統需要的12V。

3)   ADM16F03A2最小系統

ADM16F03A2最小系統如下圖所示，包含JTAG接口、串口、PWM模塊、ADC模塊等。

系統自帶的運放OP1可以通過(guò)外圍電阻配置為差分模式用于母線(xiàn)電流采樣，運放的輸出結果OP1OUT可接至COMP0 做硬件過(guò)流保護，COMP0內部可以設置不同的比較電平，一旦觸發(fā)閾值，可直接封鎖PWM信號。

當需要離線(xiàn)燒錄程序時(shí)，通過(guò)5V、TX、RX、IOPE4、GND信號測試焊盤(pán)，借助進(jìn)芯的離線(xiàn)燒錄工具可實(shí)現快速的脫機燒錄。

圖3 芯片及接口原理圖

3）H功率橋電路

H功率橋電路采用上下管均為NMOS的配置，總計6個(gè)NMOS組成三相H半橋驅動(dòng)電路。

單采樣電阻0.001R/0.002R，通過(guò)差分走線(xiàn)至ADM16的OP1的獨立運放電路進(jìn)行運放輸入到芯片口采樣進(jìn)行運算。

圖4 H橋功率電路原理圖

4）ADC母線(xiàn)電壓采樣電路

母線(xiàn)電壓采樣電路，通過(guò)電阻分壓送到芯片AD口，參與運算。

圖5 AD母線(xiàn)電壓采樣原理圖

5）單電阻采樣運放采樣電路

通過(guò)內部獨立運放OP1組進(jìn)行差分運放15倍，送到A0口用做過(guò)流保護。

圖6 運放部分電路

6）自舉電路

由芯片內部輸出VDRV的12V電壓，給到自舉電路部分，讓上橋驅動(dòng)電壓抬升，以便可以控制上橋。

圖7 自舉電路部分

7）PWM/LIN通訊反饋電路

外部輸入PWM/LIN信號，通過(guò)芯片內部集成的LIN模塊實(shí)現PWM/LIN通訊反饋。

圖8 PWM/LIN通訊電路

四、方案描述

采用單電阻弦波，電路簡(jiǎn)單，成本低。無(wú)感FOC，功率閉環(huán)、速度閉環(huán)。各項保護齊全（過(guò)欠壓、過(guò)流、堵轉、缺相、功率）等特點(diǎn)。

圖9 板卡正面圖

圖10 板卡背面圖

產(chǎn)品參數

●   電機轉速：2500轉/分鐘

●   電壓：DC12V/24V

●   功率：400W/600W

●   多種保護措施：過(guò)流保護、短路保護、過(guò)壓保護、欠壓保護、堵轉保護、缺相保護、功率保護、啟動(dòng)保護等。

本方案使用無(wú)感單電阻FOC算法，母線(xiàn)電壓ADC檢測，通過(guò)PWM/LIN進(jìn)行控制不同的轉速及故障反饋功能。擁有順逆風(fēng)啟動(dòng)，噪聲小，波形控制穩定等特點(diǎn)。

技術(shù)支持：

進(jìn)芯電子可為客戶(hù)提供以上方案的原理圖、PCB參考板圖、源代碼、以及方案所對應的軟硬件開(kāi)發(fā)技術(shù)支持，需進(jìn)一步了解方案詳情，歡迎致電0731-88731027。