ASSP加強汽車(chē)HVAC運動(dòng)控制

　　高度集成的特定應用標準產(chǎn)品(ASSP)作為包含分離器件電控單元(ECU)的有益替代產(chǎn)品而出現，為汽車(chē)加熱、通風(fēng)及空調系統(HVAC)的應用提供風(fēng)門(mén)位置控制。除改進(jìn)可靠性外，還節省了空間、成本和重量，并提供精確的位置控制和靈活的設計，隨著(zhù)汽車(chē)HVAC系統的日益復雜，ASSP所帶來(lái)的這些優(yōu)點(diǎn)也變得尤為重要。

　　HVAC系統是當今大部分汽車(chē)的標準設備。這一系統的設計宗旨是實(shí)現高效率、增強可靠性、改善乘客安全和舒適度，同時(shí)減少尺寸、重量和溫室氣體的排放。先進(jìn)的傳感和閉路控制功能也正逐漸集成到這一系統中。

　　傳感器元件包括溫度、濕度和氣體傳感器，還包括測量太陽(yáng)輻射水平及測定乘客車(chē)廂內污染物水平的傳感器。來(lái)自這一傳感器陣列的實(shí)時(shí)數據將被發(fā)送到各種嵌入式智能電子模塊中。這些電子子系統是為通過(guò)控制各種電子機械組件的運動(dòng)以實(shí)現高效調節乘客車(chē)廂內氣流而設計的(圖1)。

　　HVAC系統通向乘客車(chē)廂的氣流主要通過(guò)機械風(fēng)門(mén)控制，這種機械風(fēng)門(mén)與氣流管道集成使用。這些風(fēng)門(mén)用于引導空氣在乘客車(chē)廂內各個(gè)區域(多區域氣候控制)的流動(dòng)，以控制熱、冷空氣混合，及外部和再循環(huán)空氣混合(以控制車(chē)廂內污染，進(jìn)而調節溫度)。風(fēng)門(mén)依次與直流電機機械(通常為步進(jìn)電機)連接，從而形成眾多的電子機械子系統。

　　與這些電子機械子系統設計有關(guān)的主要挑戰在于，要達到實(shí)時(shí)、快速和精確的氣流閉路控制(風(fēng)門(mén)移動(dòng)與定位的同時(shí)，還要減少系統的成本、尺寸和重量。此外，為保持乘客的舒適度，要求電機和風(fēng)門(mén)近乎零噪音運行，同時(shí)延長(cháng)整個(gè)系統的運行壽命并增強其可靠性也是關(guān)鍵因素。要滿(mǎn)足這一系列苛刻的要求，很顯然由大量分離式集成電路組成的電子模塊將不再是可行的方法。

　　新近引入的AMIS-3052X步進(jìn)運動(dòng)控制ASSP，使汽車(chē)HVAC系統設計者能夠開(kāi)發(fā)出最終解決方案，極為靈活、有效地解決了系統層面的設計挑戰。它基于一系列創(chuàng )新的集成片內功能，提供全面的可編程數據通信、電源管理、電機控制(速度、方向及位置)及系統保護功能。另外，這些設備可與5V和3.3V的微控制器兼容，并可通過(guò)SPI界面提供雙向數據傳輸功能。該器件的原理圖如圖2所示，典型的電機驅動(dòng)應用電路如圖3所示。

　　本文描述了AMIS-3052X ASSP的新穎特征和功能，及在汽車(chē)HVAC系統設計和運行方面的優(yōu)勢。

　　可編程微步進(jìn)及智能電機電流轉換器

　　步進(jìn)電機是一種同步直流電機，因此轉子的穩定停留位置與定子的誘導磁通量是同步的。在步進(jìn)電機中，微步進(jìn)運行模式允許轉子在一次完整的旋轉中增加停留位置的數量，由此電機的震動(dòng)和噪音得以大大減少。

　　AMIS-3052X與一臺智能“步進(jìn)命令電機電流”轉換器一起，可提供7種微步進(jìn)可編程模式(完整、1/2、1/2補償、1/4、1/8、1/16和1/32)，由此達到實(shí)時(shí)和快速反應，及HVAC風(fēng)門(mén)的平穩精確運行。這一微步進(jìn)特征還能夠大量減少失步，實(shí)現零噪音運行，同時(shí)提高乘客車(chē)廂環(huán)境的舒適度。

　　AMIS-3052X的其他重要特征體現在集成“下一步”及“旋轉方向”輸入/輸出引腳。一旦結合到系統微控制器中，它們能夠使微步進(jìn)模式及多個(gè)步進(jìn)電機旋轉方向快速變化(HVAC風(fēng)門(mén)移動(dòng)分辨率和方向)，同時(shí)減少系統微控制器過(guò)載。

　　可編程H橋電機驅動(dòng)器

　　在A(yíng)MIS-3052X集成了兩個(gè)帶有高達1.6A可編程輸出電流的全H橋輸出級。輸出電流的調節是通過(guò)電流模式脈沖寬度調制(PWM)來(lái)完成的，與集成的測量實(shí)際電機電流感測電路結合使用。除了不再需要外部H橋電機集成電路(減少系統的成本、尺寸和重量)，改進(jìn)的電機電流調節使HVAC風(fēng)門(mén)的移動(dòng)更加精確。

　　速度及荷載角輸出

　　AMIS-3052X器件的一個(gè)創(chuàng )新性特征是“速度及荷載角”輸出引腳，提供與電機測量反電勢電壓成比例的輸出電壓。這一輸出信號可以發(fā)送到系統微控制器中，以便用戶(hù)編程停轉檢測功能的演算法可以得到執行，轉子停轉條件也可以得到檢測。有了此無(wú)傳感器停轉檢測功能，就不再需要外部位置傳感器，進(jìn)一步減少了HVAC系統的成本、尺寸和重量。

　　電源管理與系統保護

　　AMIS-3052X系列產(chǎn)品是通過(guò)專(zhuān)有的高壓混合信號技術(shù)開(kāi)發(fā)的。因此，該設備可以在較寬的輸入電源電壓(~6V到~30V)內運行。這樣一來(lái)也就不需要外部調壓器了。另外，AMIS-30522還有額外的5V/50mA的穩壓輸出功能，旨在為外部微控制器供電。因此，也不需要由外部穩壓器為微控制器供電。

　　AMIS ASSP也有功耗節省(睡眠)模式，以及短路、開(kāi)路和過(guò)熱檢測及保護電路功能。

　　未來(lái)趨勢

　　由于全球人士對能源效益、更潔凈環(huán)境及減少溫室氣體排放的積極關(guān)注，對汽車(chē)HVAC系統實(shí)現提高效率、減少尺寸及零部件的數量的要求將變得越來(lái)越重要。另外，為了向乘客提供更加安全、舒適及用戶(hù)自定義的HVAC功能，環(huán)保傳感器的數量將繼續增加，因此對電子數據處理和控制內容的需求也將增加。除了降低車(chē)內發(fā)動(dòng)機及外部環(huán)境引起的可聞噪音水平外，還要加大力度減少乘客車(chē)廂內由于HVAC系統自身運行所引發(fā)的噪音。