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公司動(dòng)態(tài)

進(jìn)芯電子推出步進(jìn)電機(jī)閥類應(yīng)用解決方案

2024-07-11 來(lái)源:原創(chuàng) 瀏覽量:6010


水閥、油閥、膨脹閥等閥類組件在汽車熱管理系統(tǒng)中扮演著調(diào)節(jié)控制的重要角色。閥類應(yīng)用需具備高可靠性、精準(zhǔn)控制等性能,同時(shí)簡(jiǎn)單易用、價(jià)格合理也是硬需求。步進(jìn)電機(jī)由于高精度、高性價(jià)比、電路簡(jiǎn)單等特性,非常契合閥類控制。

基于以上市場(chǎng)需求,進(jìn)芯電子推出了一系列適用于小型低功耗步進(jìn)電機(jī)控制的閥類解決方案,該方基于進(jìn)芯16位定點(diǎn)DSP芯片ADM16F03A2Q開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)集,成了LDO、預(yù)驅(qū)及LIN模塊,具有啟動(dòng)及運(yùn)行電流小、轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)、可恒流運(yùn)行,可簡(jiǎn)化客戶開(kāi)發(fā)進(jìn)程,加速產(chǎn)品上市。 


該方案主控芯片ADM16F03A2Q進(jìn)芯電子針對(duì)電機(jī)應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的一款專用芯片,集成ADP16F03 控制器、完整信號(hào)采集鏈、智能電源管理單元、6NMOS預(yù)驅(qū)動(dòng)器、LIN驅(qū)動(dòng)器的智能電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器芯片,外接功率NMOS可單芯片組成有刷/無(wú)刷電機(jī)執(zhí)行器,同時(shí)實(shí)現(xiàn)單線控制和組網(wǎng)。下表是ADM16F03A2Q電機(jī)控制方面的資源簡(jiǎn)介:

主架構(gòu)

16位定點(diǎn)DSP

主頻

150MHz

存儲(chǔ)資源

8KB SARAM、64KB Flash

單電源供電

4.5-40V

通訊接口

SCI(配置成LIN接口)

外設(shè)

六路NMOS Pre-Driver+4TCON+3CAP+QEP+延時(shí)濾波+運(yùn)算加速單元(除法+開(kāi)方+反正切+帕克變換+32位乘法移位

模擬外設(shè)

OPA+3PGA+5比較器+溫度傳感器

集成化配置

12V-LDO、6NMOS預(yù)驅(qū)、LIN-PHY

電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式

有感/無(wú)感方波

有感/無(wú)感弦波

封裝

QFN56 封裝

溫度范圍

車規(guī)認(rèn)證

-40-125°C

AEC-Q100

表1 ADM16F03A2電機(jī)控制相關(guān)資源


如以下框圖所示,集成的5V LDO和12V LDO可以將母線直接接入LDO_IN引腳,無(wú)需其他降壓、分壓器件;同時(shí)內(nèi)置的6NMOS預(yù)驅(qū)動(dòng)器只需要在外圍簡(jiǎn)單配置boost器件即可使用;集成的LIN驅(qū)動(dòng)器在需要與其他LIN主(從)機(jī)進(jìn)行通信時(shí),也可方便快捷的應(yīng)用。結(jié)合我司自研的三半橋驅(qū)動(dòng)兩相四線步進(jìn)電機(jī)的軟硬件資源,可以實(shí)現(xiàn)用更少的芯片資源占用、更低成本的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣優(yōu)秀的步進(jìn)電機(jī)控制。



圖1 ADM16F03A2步進(jìn)電機(jī)閥類應(yīng)用框圖


軟件模塊

在三路半橋的基礎(chǔ)上,軟件采用矢量控制方式,將步進(jìn)電機(jī)不同線圈的一端并聯(lián)在一起定為公共端,通過(guò)開(kāi)環(huán)SVPWM驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖2 軟件控制邏輯



硬件模塊

電路模塊主要包括:ADM16F03A2芯片最小系統(tǒng)、H橋電路、ADC采樣電路。


1)ADM16F03A2芯片最小系統(tǒng)

ADM16F03A2最小系統(tǒng)如下圖所示,包含JTAG接口、SPI通信接口、串口、PWM模塊、ADC模塊等。系統(tǒng)自帶的運(yùn)放PGA可以通過(guò)外圍電阻配置為差分模式用于相線電流采樣。當(dāng)需要用到SPI調(diào)試時(shí),可以通過(guò)SPI接口,借助進(jìn)芯SPI通訊調(diào)試工具進(jìn)行SPI通信調(diào)試;當(dāng)需要離線燒錄程序時(shí),通過(guò)3V3、TX、RX、GND信號(hào)測(cè)試焊盤,借助進(jìn)芯的離線燒錄工具可實(shí)現(xiàn)快速的脫機(jī)燒錄。

圖3 ADM16F03A2最小系統(tǒng)


2)H橋電路

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


ADM16F03A2內(nèi)部集成了三相半橋柵極驅(qū)動(dòng)芯片,只需搭建簡(jiǎn)易BOOST電路提高上管NMOS柵極驅(qū)動(dòng)電壓,其余驅(qū)動(dòng)部分均已集成于DSP內(nèi)部,極大簡(jiǎn)化了PCB硬件布局空間需求以及布局難度,顯著降低成本。


相電流采樣電阻200mR 放置在低邊三相任意兩相上,通過(guò)差分走線連接至ADM16F03A2的PGA的外圍放大電路。

圖4 H橋及BOOST電路


3)ADC采樣電路

ADC采樣電路包括兩路橋臂相電流的采樣和母線電壓采樣。相線電流用于堵轉(zhuǎn)位置檢測(cè) 后續(xù)還可用于電流環(huán) 母線電壓檢測(cè)除用于保護(hù)外 還為軟件算法的計(jì)算提供電壓參數(shù)

圖5 ADC采樣電路



實(shí)物及波形

基于以上應(yīng)用介紹,我司設(shè)計(jì)了一塊用于驅(qū)動(dòng)12V兩相四線步進(jìn)電機(jī)的電子水閥的控制DEMO板。板卡實(shí)物圖和實(shí)測(cè)波形圖如下圖所示:

圖6 12V電子水閥驅(qū)動(dòng)板

圖7 步進(jìn)針閥運(yùn)行全行程相電流波形圖

圖8 LIN通信波形圖

技術(shù)支持




進(jìn)芯電子可為客戶提供以上方案的原理圖、PCB參考板圖、源代碼、以及方案所對(duì)應(yīng)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。


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