進芯電子推出步進電機閥類應用解決方案

發(fā)布時間：2024-07-11 來源：原創(chuàng)

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。閥類應用需具備高可靠性、精準控制等性能，同時簡單易用、價格合理也是硬需求。步進電機由于高精度、高性價比、電路簡單等特性，非常契合閥類控制。

基于以上市場需求，進芯電子推出了一系列適用于小型低功耗步進電機控制的閥類解決方案，該方基于進芯16位定點DSP芯片ADM16F03A2Q開發(fā)設計集，成了LDO、預驅(qū)及LIN模塊，具有啟動及運行電流小、轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)、可恒流運行，可簡化客戶開發(fā)進程，加速產(chǎn)品上市。

該方案主控芯片ADM16F03A2Q進芯電子針對電機應用而開發(fā)的一款專用芯片，集成ADP16F03 控制器、完整信號采集鏈、智能電源管理單元、6NMOS預驅(qū)動器、LIN驅(qū)動器的智能電機控制驅(qū)動器芯片，外接功率NMOS可單芯片組成有刷/無刷電機執(zhí)行器，同時實現(xiàn)單線控制和組網(wǎng)。下表是ADM16F03A2Q電機控制方面的資源簡介：

主架構	16位定點DSP
主頻	150MHz
存儲資源	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	六路NMOS Pre-Driver+4TCON+3CAP+QEP+延時濾波+運算加速單元（除法+開方+反正切+帕克變換+32位乘法移位
模擬外設	OPA+3PGA+5比較器+溫度傳感器
集成化配置	12V-LDO、6NMOS預驅(qū)、LIN-PHY
電機驅(qū)動方式	有感/無感方波有感/無感弦波
封裝	QFN56 封裝
溫度范圍車規(guī)認證	-40-125°C AEC-Q100

表1 ADM16F03A2電機控制相關資源

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，無需其他降壓、分壓器件；同時內(nèi)置的6NMOS預驅(qū)動器只需要在外圍簡單配置boost器件即可使用；集成的LIN驅(qū)動器在需要與其他LIN主（從）機進行通信時，也可方便快捷的應用。結合我司自研的三半橋驅(qū)動兩相四線步進電機的軟硬件資源，可以實現(xiàn)用更少的芯片資源占用、更低成本的硬件來實現(xiàn)同樣優(yōu)秀的步進電機控制。

圖1 ADM16F03A2步進電機閥類應用框圖

軟件模塊

在三路半橋的基礎上，軟件采用矢量控制方式，將步進電機不同線圈的一端并聯(lián)在一起定為公共端，通過開環(huán)SVPWM驅(qū)動步進電機運轉(zhuǎn)。

圖2 軟件控制邏輯

硬件模塊

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

1）ADM16F03A2芯片較小系統(tǒng)

ADM16F03A2較小系統(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)自帶的運放PGA可以通過外圍電阻配置為差分模式用于相線電流采樣。當需要用到SPI調(diào)試時，可以通過SPI接口，借助進芯SPI通訊調(diào)試工具進行SPI通信調(diào)試；當需要離線燒錄程序時，通過3V3、TX、RX、GND信號測試焊盤，借助進芯的離線燒錄工具可實現(xiàn)快速的脫機燒錄。