汽車自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)(AFS)應(yīng)用中堵轉(zhuǎn)檢測的實現(xiàn)

簡介

由于機械結(jié)構(gòu)的限制，自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)(AFS)應(yīng)用中，步進電機有時可能會堵轉(zhuǎn)。一旦電機堵轉(zhuǎn)，電子控制單元(ECU)將失去前照燈位置的跟蹤信息并作出不恰當?shù)姆磻?yīng)，滋生極嚴重的安全問題，所以AFS應(yīng)用中堵轉(zhuǎn)檢測是必不可少的。

通?？梢酝ㄟ^電機的反電動勢(BEMF)來判斷電機堵轉(zhuǎn)與否。BEMF因電機速度、負載及供電電壓的不同而變化。傳統(tǒng)的步進電機驅(qū)動芯片無BEMF輸出，但包含內(nèi)置堵轉(zhuǎn)檢測算法。客戶僅可以在寄存器里設(shè)定固定的堵轉(zhuǎn)認定臨界值，這表示在真實道路條件下所有設(shè)定值都必須在工作之前“離線”預(yù)設(shè)，而不能適配真實工作條件。

安森美半導(dǎo)體的NCV70522微步步進電機驅(qū)動器透過SLA引腳提供BEMF輸出，這表示它能實時進行停轉(zhuǎn)檢測計算，并根據(jù)不同條件來調(diào)節(jié)檢測等級。

算法說明

由于線圈電流衰減期間的再循環(huán)電流相對較大，線圈電壓Vcoil就展示出瞬態(tài)特性。由于應(yīng)用軟件中并不總是想要瞬態(tài)，就可以通過位的設(shè)定值來選擇兩種工作模式。在為高下，SLA引腳顯示出完全可視的電壓瞬態(tài)特性。如果位被清除，那么SLA引腳上僅可視每個線圈電流過零末端的電壓樣本。由于線圈電壓的瞬態(tài)特性不再可視，這種模式產(chǎn)生更平常的BEMF輸入，用于軟件等的后續(xù)處理。

為了將采樣的BEMF輸出電平適應(yīng)到(0 V至5 V)范圍，采樣的線圈電壓Vcoil可選擇被除以2或4。此設(shè)定通過SPI位來控制。下圖顯示了SLA引腳的工作，透明位“PWMsh”及“Icoil=0”是內(nèi)部信號，與SLAT一起定義線圈電壓的采樣以及維持瞬間。

此BEMF電壓在每個所謂的“線圈電流過零”期間采樣。每個線圈在每個電氣周期內(nèi)存在2個零電流位置，因而每個電氣周期共有4個過零觀察點，故可以測量4次BEMF。如果微步位置位于“線圈電流過零點”，BEMF電壓將僅由電機驅(qū)動器采樣。微步位置可以通過SPI接口來讀取。

通過軟件，我們可以基于測量的1個電氣周期內(nèi)的4次SLA值來靈活地判斷是否堵轉(zhuǎn)。

算法應(yīng)用

NCV70522是一款微步步進電機驅(qū)動器，用于雙極型步進電機。這芯片通過I/O引腳及SPI接口連接至外部微控制器。NCV70522輸出電流有多種選擇。它根據(jù)“NXT”輸入引腳上的脈沖信號以及方向寄存器[DIRCTRL]或“DIR”輸入引腳的狀態(tài)來轉(zhuǎn)動下一個微步。這器件提供從滿步到32微步的細分、由SPI寄存器SM[2:0]來選擇的7種步進模式。NCV70522包含SLA的輸出，可以用于堵轉(zhuǎn)檢測算法及根據(jù)電機的BEMF來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩和速度計算。典型應(yīng)用電路圖如圖2所示。