ASSP加強汽車HVAC運動控制
閱讀：251發(fā)布時間：2008-06-24
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高度集成的特定應用標準產品（ASSP）作為包含分離器件電控單元（ECU）的有益替代產品而出現，為汽車加熱、通風及空調系統（HVAC）的應用提供風門位置控制。除改進可靠性外，還節(jié)省了空間、成本和重量，并提供的位置控制和靈活的設計，隨著汽車HVAC系統的日益復雜，ASSP所帶來的這些優(yōu)點也變得尤為重要。
HVAC系統是當今大部分汽車的標準設備。這一系統的設計宗旨是實現率、增強可靠性、改善乘客安全和舒適度，同時減少尺寸、重量和溫室氣體的排放。*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，還包括測量太陽輻射水平及測定乘客車廂內污染物水平的傳感器。來自這一傳感器陣列的實時數據將被發(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控制各種電子機械組件的運動以實現調節(jié)乘客車廂內氣流而設計的（圖1）。
圖1 控制各種電子組件實現調節(jié)車廂內氣流
HVAC系統通向乘客車廂的氣流主要通過機械風門控制，這種機械風門與氣流管道集成使用。這些風門用于引導空氣在乘客車廂內各個區(qū)域（多區(qū)域氣候控制）的流動，以控制熱、冷空氣混合，及外部和再循環(huán)空氣混合（以控制車廂內污染，進而調節(jié)溫度）。風門依次與直流電機機械（通常為步進電機）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的主要挑戰(zhàn)在于，要達到實時、快速和的氣流閉路控制（風門移動與定位的同時，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，要求電機和風門近乎*運行，同時延長整個系統的運行壽命并增強其可靠性也是關鍵因素。要滿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步進運動控制ASSP，使汽車HVAC系統設計者能夠開發(fā)出zui終解決方案，極為靈活、有效地解決了系統層面的設計挑戰(zhàn)。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，典型的電機驅動應用電路如圖3所示。
圖2 AMIS——3052X原理圖
本文描述了AMIS-3052X ASSP的新穎特征和功能，及在汽車HVAC系統設計和運行方面的優(yōu)勢。
圖3 電機驅動應用電路圖
可編程微步進及智能電機電流轉換器
步進電機是一種同步直流電機，因此轉子的穩(wěn)定停留位置與定子的誘導磁通量是同步的。在步進電機中，微步進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，由此電機的震動和噪音得以大大減少。
AMIS-3052X與一臺智能“步進命令電機電流”轉換器一起，可提供7種微步進可編程模式（完整、1/2、1/2補償、1/4、1/8、1/16和1/32），由此達到實時和快速反應，及HVAC風門的平穩(wěn)運行。這一微步進特征還能夠大量減少失步，實現*運行，同時提高乘客車廂環(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，它們能夠使微步進模式及多個步進電機旋轉方向快速變化（HVAC風門移動分辨率和方向），同時減少系統微控制器過載。
可編程H橋電機驅動器
在AMIS-3052X集成了兩個帶有高達1.6A可編程輸出電流的全H橋輸出級。輸出電流的調節(jié)是通過電流模式脈沖寬度調制（PWM）來完成的，與集成的測量實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），改進的電機電流調節(jié)使HVAC風門的移動更加。
速度及荷載角輸出
AMIS-3052X器件的一個創(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，以便用戶編程停轉檢測功能的演算法可以得到執(zhí)行，轉子停轉條件也可以得到檢測。有了此無傳感器停轉檢測功能，就不再需要外部位置傳感器，進一步減少了HVAC系統的成本、尺寸和重量。
電源管理與系統保護
AMIS-3052X系列產品是通過專有的高壓混合信號技術開發(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。這樣一來也就不需要外部調壓器了。另外，AMIS-30522還有額外的5V/50mA的穩(wěn)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(wěn)壓器為微控制器供電。
AMIS ASSP也有功耗節(jié)省（睡眠）模式，以及短路、開路和過熱檢測及保護電路功能。
未來趨勢
由于人士對能源效益、更潔凈環(huán)境及減少溫室氣體排放的積極關注，對汽車HVAC系統實現提率、減少尺寸及零部件的數量的要求將變得越來越重要。另外，為了向乘客提供更加安全、舒適及用戶自定義的HVAC功能，環(huán)保傳感器的數量將繼續(xù)增加，因此對電子數據處理和控制內容的需求也將增加。除了降低車內發(fā)動機及外部環(huán)境引起的可聞噪音水平外，還要加大力度減少乘客車廂內由于HVAC系統自身運行所引發(fā)的噪音。
