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安森美自動(dòng)控制的汽車(chē)空調(diào),讓你清涼一夏!

發(fā)布時(shí)間:2015-08-21 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】汽車(chē)的舒適駕乘環(huán)境對(duì)于汽車(chē)安全是非常重要的。尤其是擁有一個(gè)能夠自動(dòng)控制的汽車(chē)空調(diào),集聚車(chē)內(nèi)制冷、取暖、通風(fēng)換氣等功能,用戶(hù)可自己設(shè)定溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié),節(jié)能減排又安全舒適。是居家旅行必備。

汽車(chē)空調(diào)典型的供電結(jié)構(gòu)

一般來(lái)講,汽車(chē)電壓分為24V系統(tǒng)和12V系統(tǒng):24V電源可采用經(jīng)大功率TVS(瞬態(tài)電壓抑制器)),然后由低壓降穩(wěn)壓器(LDO)轉(zhuǎn)至5V,同時(shí)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電;也可采用經(jīng)成本較高的DC-DC降壓器降至12V,然后由LDO轉(zhuǎn)至5V,同時(shí)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電;12V電源經(jīng)LDO為單片機(jī)、傳感器等元件供電,同時(shí)直接為直流/步進(jìn)電機(jī)等電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電。

安森美自動(dòng)控制的汽車(chē)空調(diào),讓你清涼一夏!
圖1.汽車(chē)空調(diào)典型的供電結(jié)構(gòu)

如果采用24V供電系統(tǒng),需要考慮高耐壓產(chǎn)品,同時(shí)兼顧熱管理、電源能效和成本控制等問(wèn)題;如果采用12V供電系統(tǒng),則需考慮成本、靜態(tài)電流(Iq)及封裝等因素。

安森美半導(dǎo)體為汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)提供豐富陣容的LDO,其中標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)功耗系列(Iq>100uA)如NCV4264-2、NCV4266-2,低靜態(tài)功耗系列(Iq<100uA)如NCV8501、NCV8502,非常低靜態(tài)功耗系列(Iq<50uA)如NCV8664、NCV8660,超低靜態(tài)功耗系列(Iq<33uA)如NCV8768、NCV8769,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的不同需求。

安森美半導(dǎo)體還提供為傳感器供電的電壓跟隨器NCV8184,具可調(diào)節(jié)的緩沖輸出電壓,密切匹配參考輸入電壓(精度達(dá)±3mV)。該器件的輸出電流能力為70mA,靜態(tài)電流僅為70uA,當(dāng)電流為50mA時(shí),典型壓降僅為0.35V,采用SOIC-8封裝。

驅(qū)動(dòng)

1.風(fēng)門(mén)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)

直流電機(jī)、單極性步進(jìn)電機(jī)、雙極性步進(jìn)電機(jī)為汽車(chē)空調(diào)風(fēng)門(mén)執(zhí)行器的三種典型結(jié)構(gòu)。直流電機(jī)風(fēng)門(mén)執(zhí)行器中包括一個(gè)直流電機(jī)和一個(gè)位置傳感器,需要一個(gè)完整的H橋(由2個(gè)高邊開(kāi)關(guān)和2個(gè)低邊開(kāi)關(guān)組成),來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn),通過(guò)內(nèi)部自帶的位置傳感器,可以實(shí)時(shí)的監(jiān)控風(fēng)門(mén)的位置,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制;單極性步進(jìn)電機(jī)的控制只需要4路高邊或者4路低邊驅(qū)動(dòng),由于步進(jìn)電機(jī)本身的特性,可以通過(guò)計(jì)數(shù)步進(jìn)次數(shù)來(lái)知道風(fēng)門(mén)的位置;雙極性步進(jìn)電機(jī)只需要兩組線圈,其驅(qū)動(dòng)需要2個(gè)H橋(由4個(gè)高邊開(kāi)關(guān)和4個(gè)低邊開(kāi)關(guān)組成)來(lái)控制兩個(gè)線圈,與單極性步進(jìn)電機(jī)類(lèi)似,可以通過(guò)計(jì)數(shù)步進(jìn)數(shù)來(lái)得知風(fēng)門(mén)目前的位置。

安森美自動(dòng)控制的汽車(chē)空調(diào),讓你清涼一夏!
圖2.風(fēng)門(mén)執(zhí)行器電機(jī)結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)類(lèi)型

直流電機(jī)風(fēng)門(mén)執(zhí)行器的正常工作電流約100mA,堵轉(zhuǎn)電流小于450mA,需要H橋驅(qū)動(dòng)來(lái)改變運(yùn)行方向,并提供故障診斷報(bào)告及足夠的保護(hù)功能。安森美半導(dǎo)體的NCV77XX系列完全滿(mǎn)足上述需求,能以正向、反向、制動(dòng)及高阻抗?fàn)顟B(tài)工作。以六路半橋驅(qū)動(dòng)器NCV7718為例,6路PMOS作為高邊驅(qū)動(dòng),6路NMOS作為低邊驅(qū)動(dòng),高低邊在芯片內(nèi)部連接,以H半橋作為輸出,提供0.55A持續(xù)驅(qū)動(dòng)電流,內(nèi)部集成續(xù)流二極管,導(dǎo)通電阻典型值和最大值分別為1?和2.25?,通過(guò)16位SPI接口控制,低功耗(最大消耗電流僅為5Ua),提供驅(qū)動(dòng)狀態(tài)、低負(fù)載保護(hù)、過(guò)流、過(guò)溫和溫度警告等診斷報(bào)告,并集成一系列保護(hù)特性如過(guò)壓/欠壓保護(hù)、過(guò)流關(guān)斷、過(guò)溫保護(hù)等,采用SSOP-24/SSOP24-EP封裝。
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另外,根據(jù)不同的輸出需求,可選擇安森美半導(dǎo)體的8路半橋驅(qū)動(dòng)器NCV7719或10路半橋驅(qū)動(dòng)器NCV7720。安森美半導(dǎo)體還提供帶獨(dú)立診斷功能的6路半橋驅(qū)動(dòng)器NCV7728,該器件峰值電流為0.55A,導(dǎo)通電阻典型值和最大值分別為1?和2?,接口兼容3.3V/5V單片機(jī),在睡眠模式下提供超低靜態(tài)功耗,通過(guò)16位SPI接口控制(波特率為5MHz,兼容菊花鏈通信),集成續(xù)流保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、開(kāi)路檢測(cè)、過(guò)熱關(guān)斷及過(guò)溫報(bào)警等保護(hù)特性。

安森美自動(dòng)控制的汽車(chē)空調(diào),讓你清涼一夏!
圖3.帶獨(dú)立診斷功能的6路半橋驅(qū)動(dòng)器NCV7728典型應(yīng)用示例

步進(jìn)電機(jī)風(fēng)門(mén)執(zhí)行器中,每個(gè)電機(jī)需要4路驅(qū)動(dòng),最大工作電流小于300mA,可直接控制或通過(guò)LIN總線遠(yuǎn)程控制。安森美半導(dǎo)體用于汽車(chē)空調(diào)的單極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器有NCV7608和NCV7240。NCV7608是8路高低邊可配置驅(qū)動(dòng)器,每通道可提供350mA驅(qū)動(dòng)電流,提供完善的保護(hù)功能,采用SOIC28封裝,通過(guò)AEC-Q101認(rèn)證;NCV7420是8路低邊驅(qū)動(dòng)器,每通道可提供600mA驅(qū)動(dòng)電流,通過(guò)16位SPI接口控制,提供開(kāi)路診斷、過(guò)載保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等完善的診斷和保護(hù)功能,采用SSOP24封裝,通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證。

安森美半導(dǎo)體用于汽車(chē)空調(diào)的雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器有AMIS30730和NCV70501,這兩款器件的驅(qū)動(dòng)電流均為300mA。AMIS30730采用LIN接口,內(nèi)含MCU、ROM、RAM和EEPROM;而NCV70501采用SPI接口。

2.高/低邊驅(qū)動(dòng)

SmartFET用于外部負(fù)載(例如在中央電器盒中的繼電器)的控制,可用作高邊或低邊驅(qū)動(dòng),這些驅(qū)動(dòng)自身需要額外的保護(hù)功能如短路保護(hù)、熱關(guān)斷、過(guò)壓保護(hù)、邏輯電平控制和ESD保護(hù)等。安森美半導(dǎo)體的NCV8452是一款高邊SmartFET,該器件的導(dǎo)通電阻為200m?,過(guò)壓保護(hù)等級(jí)為41V,輸出電流限制值為1A,集成了豐富的保護(hù)特性,如短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)溫關(guān)斷及自動(dòng)重啟、內(nèi)部鉗位二極管過(guò)壓保護(hù)、ESD保護(hù)及邏輯電平控制等,結(jié)溫-40~150℃。安森美半導(dǎo)體用作高/低邊智能驅(qū)動(dòng)的器件還有NCV8440、NCV8450、NCV8401/2/3/5/6,提供不同的鉗位電壓、導(dǎo)通電阻、輸出電流等參數(shù)。

3.鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)

鼓風(fēng)機(jī)分為兩大類(lèi):有刷直流電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)(BLDC)。有刷直流電機(jī)最大工作電流為30A,采用PWM控制,含功率MOSFET;而B(niǎo)LDC電機(jī)需要用到預(yù)驅(qū)動(dòng)器、功率MOSFET。安森美半導(dǎo)體提供如表1所示的用于有刷直流電機(jī)和BLDC驅(qū)動(dòng)的N溝道功率MOSFET,以及用于BLDC電機(jī)的三相預(yù)驅(qū)動(dòng)器,如LV8907UW及MC33033/5等。為幫助工程師簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、節(jié)省空間,安森美半導(dǎo)體還提供集成預(yù)驅(qū)動(dòng)器和功率MOSFET的智能功率模塊STK984-xxx系列,內(nèi)部集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)算法器、6個(gè)MOSFET及驅(qū)動(dòng)電路,通過(guò)PWM或電壓調(diào)速,提供OTP寄存器用于電機(jī)參數(shù)配置,支持模塊化進(jìn)行無(wú)PCB設(shè)計(jì),并集成過(guò)流保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、過(guò)壓/欠壓保護(hù)等完善的保護(hù)特性。

安森美自動(dòng)控制的汽車(chē)空調(diào),讓你清涼一夏!
表1.用于鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的N溝道功率MOSFET
安森美自動(dòng)控制的汽車(chē)空調(diào),讓你清涼一夏!
圖4.智能功率模塊STK984-XXX框圖

4.LED驅(qū)動(dòng)——CCR

安森美半導(dǎo)體的恒流穩(wěn)流器(CCR)用于驅(qū)動(dòng)汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中的LED,這類(lèi)器件內(nèi)置LED熱保護(hù),可替代低成本LDO,降低系統(tǒng)成本,由于沒(méi)有EMI(電磁干擾),適用于低噪聲系統(tǒng),在寬輸入電壓范圍內(nèi)提供恒定電流,可抑制由于電壓波動(dòng)引起的LED亮度變化。該系列器件包括兩端固定輸出版本及三端可調(diào)節(jié)輸出版本,如NSI50010YT1G、NSI45015WT1G、NSI45020T1G、NSI45020AT1G及NSI45020JZT1G等。

總線收發(fā)器

LIN/CAN總線用于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)中的分布式電子系統(tǒng)控制。針對(duì)這類(lèi)應(yīng)用,安森美半導(dǎo)體提供LIN/CAN收發(fā)器,如NCV7321、NCV7342,這些器件都符合IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn),其中NCV7342的系統(tǒng)ESD保護(hù)能力高于15kV,短路電流不超過(guò)100mA,提供優(yōu)異的電磁兼容(EMC)性能,甚至無(wú)需共模扼流圈。

系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片

系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(SBC)是指集成車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(如LIN、CAN、FLEXRAY)、電源(如線性穩(wěn)壓器、DC-DC穩(wěn)壓器)、監(jiān)控(如看門(mén)狗、SPI、狀態(tài)、中斷),以及I/O(如高邊、低邊、LED等)的系統(tǒng)化芯片方案。安森美半導(dǎo)體用于汽車(chē)空調(diào)的SBC如NCV7420/5/8,是集成LDO的LIN收發(fā)器,輸出電流分別為50mA、150mA、70mA。

結(jié)語(yǔ)

汽車(chē)自動(dòng)空調(diào)帶來(lái)的舒適和節(jié)能是消費(fèi)者及汽車(chē)設(shè)計(jì)工程師所關(guān)注的,安森美半導(dǎo)體應(yīng)用于汽車(chē)空調(diào)的豐富產(chǎn)品陣容包括電源供電、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、SmartFET、分立器件等,經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的汽車(chē)級(jí)產(chǎn)品認(rèn)證,具備高性能和高可靠性,有助于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的高效節(jié)能,為消費(fèi)者帶來(lái)舒適的駕乘體驗(yàn)。

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