安森美半导体用于汽车自适应前照灯系统的电机驱动方案及应用设计要点

产品时间:2022-04-02 03:37

简要描述:

近年来,汽车中的电子成分大大提高,协助提高燃油经济性,增加废气,强化安全性、灯光、车载网络及信息娱乐系统等。其中,汽车前照灯是安全性驾驶员的一个重要环节,安森美半导体创意及领先行业的汽车自适应前照灯系统(AdaptiveFront-lightingSystem,AFS)电机驱动方案解决传统前照灯的局限,协助提高行车安全性。本文分析AFS的特性,讲解安森美半导体的AFS方案,以及应用于设计要点,协助客户应用于汽车AFS方案。...

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本文摘要:近年来,汽车中的电子成分大大提高,协助提高燃油经济性,增加废气,强化安全性、灯光、车载网络及信息娱乐系统等。其中,汽车前照灯是安全性驾驶员的一个重要环节,安森美半导体创意及领先行业的汽车自适应前照灯系统(AdaptiveFront-lightingSystem,AFS)电机驱动方案解决传统前照灯的局限,协助提高行车安全性。本文分析AFS的特性,讲解安森美半导体的AFS方案,以及应用于设计要点,协助客户应用于汽车AFS方案。

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近年来,汽车中的电子成分大大提高,协助提高燃油经济性,增加废气,强化安全性、灯光、车载网络及信息娱乐系统等。其中,汽车前照灯是安全性驾驶员的一个重要环节,安森美半导体创意及领先行业的汽车自适应前照灯系统(AdaptiveFront-lightingSystem,AFS)电机驱动方案解决传统前照灯的局限,协助提高行车安全性。本文分析AFS的特性,讲解安森美半导体的AFS方案,以及应用于设计要点,协助客户应用于汽车AFS方案。

  自适应前照灯系统(AFS)的应用于优势及工作原理  传统汽车前照灯的灯光跟车身方向一直完全一致,在汽车弯道时无法有效地灯光急弯内侧的盲区,如果急弯内侧刚好不存在人或物体,而车速又并未合理减少,则不会带给安全隐患,如图1右图。相比较而言,AFS功能可以获取转动(swiveling)调节效果,需要根据方向盘的角度旋转,把有效地的光束感应到驾驶者必须看清楚的前方路面上,协助减少安全隐患。

  图1:AFS功能的转动调节(左图)及水平调节(右图)灯光效果。  除了需要展开动态转动调节,AFS功能还能获取动态水平高度调节。

此功能根据阻抗轴传感器的信号来调节前照灯的水平高度,可以适应环境有所不同的阻抗及有所不同的斜坡环境。如图1右侧中,右图是AFS功能在长时间水平条件下的灯光投身效果,中图是在汽车启动或上坡时路面摇晃条件下灯光上升效果,右图是在刹车或下坡条件下的灯光水平沉降灯光效果。可见AFS可根据车身水平弯曲情况动态调节灯光高度,提高灯光效果,强化安全性。

AFS工作原理结构图分别如图2和图3右图。  图2:AFS的工作原理结构图。  图3:AFS的工作原理结构图(录)。

  Q电机驱动器的放置方位自由选择  汽车AFS的转动及水平高度调节,是各用于一个Q电机来构建的,电机根据车辆四周的众多传感器对系统的数据作出反应,故设计人员必须使用合适的Q电机驱动方案,且放置在合适的方位。  掌控AFS功能的Q电机驱动器的放置方位有两种自由选择。

一种方法称作必要驱动,典型产品如NCV70522。这种方案中,Q电机驱动芯片加装在跟主微控制器(MCU)同一印制电路板(PCB)上。

此电路板离前照灯部件及涉及Q电机较近,而每个电机必须与对应的信号相连。  另一种方法是机电一体化,典型产品如AMIS-30623。在这种方法中,Q电机驱动IC需要必要加装在Q电机结构内,仅有须要分享地线与LIN总线信号相连。

这种方法十分有益,因为MCU与机电一体化模块的模块相连只必须较低电磁兼容性的总线。机电一体化方法使用模块化设计,前照灯组件的维修保养便利,益处显著。这两种方法的结构示意图如图4右图。

  图4:两种有所不同的Q电机驱动器放置方法。  安森美半导体主要AFSQ电机驱动器产品及关键特性  安森美半导体获取多种多样的Q电机驱动器产品,如AMIS-30621、AMIS-30623、NCV70627、NCV70521及NCV70522等。这些产品中,AMIS-30621、AMIS-30623及NCV70627使用LIN通信,而NCV70521及NCV70522使用SPI通信。

其中,AMIS-30623是一款单芯片微Q电机驱动器。它是通过LIN创建与主机远程相连的专用机电一体化方案。该芯片通过总线接管定位指令,随后驱动电机线圈到所须要方位,可配备电流、速度、加速度和减半速度等参数。该芯片自带电机堵转探测。

  图5:AMIS-30623的工作原理示意图。  NCV70522则是一款带上稳压器及看门狗功能的SPI通信Q电机驱动IC。这单芯片微Q电机驱动器具备输入电流选择性、SPI模块、嵌入式5V稳压器和看门狗废黜等特性。该芯片接管通过一个输出插槽脉冲信号启动下一步微步命令,输入线圈电流、微步数等参数。

构建的SPI总线容许参数原作及临床对系统。NCV70522的典型应用于电路图如图6右图。

  图6:NCV70522典型应用于电路图。  NCV70522应用于设计要点  我们以NCV70522为事例,讲解这芯片在AFS应用于中的设计要点。NCV70522的掌控要素还包括步幅模式、NXT输出及电机运转方向(DIR)掌控等。

  1)SLA信号特性  NCV70522包括速度及阻抗角(SLA)输入,因应创立停转检测算法及掌控环路,以根据电机的反电动势(BEMF)来调节转矩和速度。  2)SPI寄存器  NCV70522使用标准4线SPI通信(CLK,CSB,DI,DO),包括3个8位掌控(Control)寄存器(0,1,2)和4个8位状态(Status)寄存器(0,1,2,3)。  3)废黜  CLR插槽为低电平(0)时,器件在长时间模式;CLR插槽为高电平(1)时,器件废黜。

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废黜号器件内部寄存器值被清理为初始化值。  4)设置线圈输入电流  NCV70522获取多种输入电流模式,可以通过SPI来对寄存器CUR[4:0]原作来自由选择。变更后的电流不会在下一个脉宽调制(PWM)周期改版。  5)步幅原作  NCV70522获取从整步到32微步共7种中模式供选择,可以通过SPI对寄存器SM[2:0]来原作。

  6)NXT掌控  NXT信号用作掌控电机的步幅(step)方位,根据电流表对应的Ix和Iy信息,转入下一步(step)。即使电机运转没落成时,step方位一样被转变,只是Ix,Iy不输入。  7)堵转检测  AFS应用于中Q电机有时可能会堵转。一旦电机堵转,电子掌控单元(ECU)将丧失前照灯方位的追踪信息并做出不合理的反应,杜绝近于相当严重的安全性问题,所以AFS应用于中堵转检测是必不可少。

  NCV70522微步步入电机驱动器利用SLA插槽获取BEMF输入,这回应它能动态展开停转检测计算出来,并根据有所不同条件来调节检测等级。明确而言,此BEMF电压在每个所谓的线圈电流过零期间取样。每个线圈在每个电气周期内不存在2个零电流方位,因而每个电气周期共计4个过零观察点,故可以测量4次BEMF。

如果4个线圈电流过流零点有2个SLA电平高于1.5V,那么就正处于堵转状态。我们必须倒数2个以上的电气周期都确认为堵转才为确实堵转。  图7:NCV70522的堵转检测功能。  总结:  自适应前灯光系统(AFS)在智能汽车电子产品中应用于更加普遍,通过驱动Q电机来实时控制灯光角度调整,能有效地减少驾驶员的安全性。

安森美半导体针对AFS系统的Q电机研发了一系列驱动芯片,为客户的设计强化汽车的安全性。本文讲解了AFS特性、驱动IC以及方案设计要点,尤其是Q电机驱动难题-堵转检测的剖析,协助客户较慢、精确地研发有效地的AFS方案。


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