安森美半導(dǎo)體汽車自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案

圖6：SLA信號(hào)特性

SLA信號(hào)具有共振反饋特性，它是由電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)和燈具共振產(chǎn)生的，實(shí)踐中可以通過(guò)檢測(cè)不同速度下的電機(jī)和燈具共振點(diǎn)來(lái)予以避免。

圖7是AFS NCV70522方案簡(jiǎn)化的驅(qū)動(dòng)電路，NCV70522有內(nèi)置的LDO電源輸出，可供MCU選擇。該方案采用SPI通信，因此在設(shè)計(jì)中需要注意I/O口的控制，如NXT信號(hào)、DIR信號(hào)及ERROR信號(hào)狀態(tài)讀取。由于SLA信號(hào)是一個(gè)模擬信號(hào)，應(yīng)該連接到MCU的AD管腳上;SLA信號(hào)的串聯(lián)電阻和并聯(lián)電容、LC濾波電路的阻值和容值一定要非常準(zhǔn)確;另外，SLA信號(hào)在布板圖中一定要使用最簡(jiǎn)化、最直接的布線。

圖7：AFS NCV70522方案簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路

復(fù)位AFS NCV70522芯片時(shí)，CLR引腳為0，芯片為正常模式;復(fù)位芯片需要將CLR引腳設(shè)置為1;復(fù)位后芯片內(nèi)部寄存器值被清除成初始化值。設(shè)置輸出電流時(shí)，可以利用芯片提供的多種輸出電流模式，通過(guò)SPI對(duì)寄存器CUR[4:0] 設(shè)定來(lái)選擇;更改后的電流會(huì)在下一個(gè)PWM周期更新。芯片提供從整步到32微步共7種模式選擇，可以通過(guò)SPI對(duì)寄存器SM[2:0] 設(shè)定來(lái)選擇步幅模式設(shè)置。電機(jī)運(yùn)行的使能可通過(guò)SPI設(shè)定MOTEN比特位來(lái)實(shí)現(xiàn)。用NXT信號(hào)可控制電機(jī)步位置，更改電流表對(duì)應(yīng)的步位置輸出相應(yīng)Ix和Iy;即使在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)沒(méi)有啟用時(shí)，步位置一樣可改變，只是Ix和Iy不輸出;寄存器NXTP標(biāo)志位設(shè)定決定了NXT的上升沿或下降沿的采集。

堵轉(zhuǎn)的判定對(duì)AFS系統(tǒng)非常復(fù)雜，也非常重要。在AFS NCV70522應(yīng)用堵轉(zhuǎn)判定方法中，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度(Fstep/s) = NXT頻率/微步數(shù);NXT脈沖每產(chǎn)生一次，步位置被改變1次，當(dāng)微步越精密，需要的NXT越多，電流表變化的周期越長(zhǎng)。電機(jī)微步模式被設(shè)定后，我們可通過(guò)NXT的頻率來(lái)調(diào)整電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度。在堵轉(zhuǎn)檢測(cè)時(shí)，SLA引腳提供了一個(gè)輸出電壓，表示反電動(dòng)勢(shì)電機(jī)水平的電壓。這個(gè)反電動(dòng)勢(shì)電壓能在每個(gè)過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行采樣，每個(gè)線圈電流存在2個(gè)過(guò)零點(diǎn)位置，所以在每個(gè)電氣周期內(nèi)共存在4個(gè)可觀測(cè)的過(guò)零點(diǎn)電流區(qū)間。通過(guò)讀取step位置，即可得到過(guò)零點(diǎn)信息，在兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)中間采集BEMF，此時(shí)更加穩(wěn)定準(zhǔn)確。SLA反饋因電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度和機(jī)械負(fù)載而不同，所以每個(gè)方案都需要對(duì)正常運(yùn)行和堵轉(zhuǎn)運(yùn)行的SLA進(jìn)行對(duì)比，以確定堵轉(zhuǎn)的檢測(cè)條件。

通常，如果4個(gè)“線圈電流過(guò)流點(diǎn)”中有2個(gè)SLA電平低于1.5 V，那么就處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。另外，需要連續(xù)2個(gè)以上的SLA波形圖來(lái)判斷堵轉(zhuǎn)，電氣周期都認(rèn)定為堵轉(zhuǎn)才是真正的堵轉(zhuǎn)，因?yàn)橐恍艟呓Y(jié)構(gòu)的塑料件毛刺問(wèn)題可導(dǎo)致存在一定摩擦，會(huì)影響堵轉(zhuǎn)的判斷。

總結(jié)

汽車自適應(yīng)前照明系統(tǒng)的光束旋轉(zhuǎn)有助于優(yōu)化能見(jiàn)度曲線，可根據(jù)實(shí)時(shí)情況調(diào)整光束。而步進(jìn)電機(jī)是AFS首選的控制器。安森美半導(dǎo)體身為領(lǐng)先的半導(dǎo)體解決方案供應(yīng)商，一直在利用其先進(jìn)汽車工藝技術(shù)為汽車照明應(yīng)用提供各種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品和定制器件。包括上述各種AFS步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方案在內(nèi)，安森美半導(dǎo)體的汽車應(yīng)用產(chǎn)品均符合汽車可靠性和溫度等規(guī)范和環(huán)保要求，并滿足人們對(duì)車內(nèi)照明控制、前照燈、后組合燈、霧燈、示廓燈，尤其是新光源等方面越來(lái)越高的要求，讓駕駛者充分體驗(yàn)到駕乘的舒適性和樂(lè)趣。