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安森美自動控制的汽車空調,讓你清涼一夏!

發(fā)布時間:2015-08-21 責任編輯:echolady

【導讀】汽車的舒適駕乘環(huán)境對于汽車安全是非常重要的。尤其是擁有一個能夠自動控制的汽車空調,集聚車內制冷、取暖、通風換氣等功能,用戶可自己設定溫度自動監(jiān)測和調節(jié),節(jié)能減排又安全舒適。是居家旅行必備。

汽車空調典型的供電結構

一般來講,汽車電壓分為24V系統(tǒng)和12V系統(tǒng):24V電源可采用經大功率TVS(瞬態(tài)電壓抑制器)),然后由低壓降穩(wěn)壓器(LDO)轉至5V,同時為電機驅動器供電;也可采用經成本較高的DC-DC降壓器降至12V,然后由LDO轉至5V,同時為電機驅動器供電;12V電源經LDO為單片機、傳感器等元件供電,同時直接為直流/步進電機等電機驅動器供電。

安森美自動控制的汽車空調,讓你清涼一夏!
圖1.汽車空調典型的供電結構

如果采用24V供電系統(tǒng),需要考慮高耐壓產品,同時兼顧熱管理、電源能效和成本控制等問題;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。

安森美半導體為汽車空調系統(tǒng)提供豐富陣容的LDO,其中標準靜態(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,滿足設計的不同需求。

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

驅動

1.風門執(zhí)行器驅動

直流電機、單極性步進電機、雙極性步進電機為汽車空調風門執(zhí)行器的三種典型結構。直流電機風門執(zhí)行器中包括一個直流電機和一個位置傳感器,需要一個完整的H橋(由2個高邊開關和2個低邊開關組成),來控制電機的正反轉,通過內部自帶的位置傳感器,可以實時的監(jiān)控風門的位置,實現(xiàn)閉環(huán)控制;單極性步進電機的控制只需要4路高邊或者4路低邊驅動,由于步進電機本身的特性,可以通過計數(shù)步進次數(shù)來知道風門的位置;雙極性步進電機只需要兩組線圈,其驅動需要2個H橋(由4個高邊開關和4個低邊開關組成)來控制兩個線圈,與單極性步進電機類似,可以通過計數(shù)步進數(shù)來得知風門目前的位置。

安森美自動控制的汽車空調,讓你清涼一夏!
圖2.風門執(zhí)行器電機結構及驅動類型

直流電機風門執(zhí)行器的正常工作電流約100mA,堵轉電流小于450mA,需要H橋驅動來改變運行方向,并提供故障診斷報告及足夠的保護功能。安森美半導體的NCV77XX系列完全滿足上述需求,能以正向、反向、制動及高阻抗狀態(tài)工作。以六路半橋驅動器NCV7718為例,6路PMOS作為高邊驅動,6路NMOS作為低邊驅動,高低邊在芯片內部連接,以H半橋作為輸出,提供0.55A持續(xù)驅動電流,內部集成續(xù)流二極管,導通電阻典型值和最大值分別為1?和2.25?,通過16位SPI接口控制,低功耗(最大消耗電流僅為5Ua),提供驅動狀態(tài)、低負載保護、過流、過溫和溫度警告等診斷報告,并集成一系列保護特性如過壓/欠壓保護、過流關斷、過溫保護等,采用SSOP-24/SSOP24-EP封裝。
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另外,根據(jù)不同的輸出需求,可選擇安森美半導體的8路半橋驅動器NCV7719或10路半橋驅動器NCV7720。安森美半導體還提供帶獨立診斷功能的6路半橋驅動器NCV7728,該器件峰值電流為0.55A,導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,在睡眠模式下提供超低靜態(tài)功耗,通過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、過流保護、開路檢測、過熱關斷及過溫報警等保護特性。

安森美自動控制的汽車空調,讓你清涼一夏!
圖3.帶獨立診斷功能的6路半橋驅動器NCV7728典型應用示例

步進電機風門執(zhí)行器中,每個電機需要4路驅動,最大工作電流小于300mA,可直接控制或通過LIN總線遠程控制。安森美半導體用于汽車空調的單極性步進電機驅動器有NCV7608和NCV7240。NCV7608是8路高低邊可配置驅動器,每通道可提供350mA驅動電流,提供完善的保護功能,采用SOIC28封裝,通過AEC-Q101認證;NCV7420是8路低邊驅動器,每通道可提供600mA驅動電流,通過16位SPI接口控制,提供開路診斷、過載保護、過溫保護等完善的診斷和保護功能,采用SSOP24封裝,通過AEC-Q100認證。

安森美半導體用于汽車空調的雙極性步進電機驅動器有AMIS30730和NCV70501,這兩款器件的驅動電流均為300mA。AMIS30730采用LIN接口,內含MCU、ROM、RAM和EEPROM;而NCV70501采用SPI接口。

2.高/低邊驅動

SmartFET用于外部負載(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動,這些驅動自身需要額外的保護功能如短路保護、熱關斷、過壓保護、邏輯電平控制和ESD保護等。安森美半導體的NCV8452是一款高邊SmartFET,該器件的導通電阻為200m?,過壓保護等級為41V,輸出電流限制值為1A,集成了豐富的保護特性,如短路保護、過載保護、過溫關斷及自動重啟、內部鉗位二極管過壓保護、ESD保護及邏輯電平控制等,結溫-40~150℃。安森美半導體用作高/低邊智能驅動的器件還有NCV8440、NCV8450、NCV8401/2/3/5/6,提供不同的鉗位電壓、導通電阻、輸出電流等參數(shù)。

3.鼓風機驅動

鼓風機分為兩大類:有刷直流電機和無刷直流電機(BLDC)。有刷直流電機最大工作電流為30A,采用PWM控制,含功率MOSFET;而BLDC電機需要用到預驅動器、功率MOSFET。安森美半導體提供如表1所示的用于有刷直流電機和BLDC驅動的N溝道功率MOSFET,以及用于BLDC電機的三相預驅動器,如LV8907UW及MC33033/5等。為幫助工程師簡化設計、節(jié)省空間,安森美半導體還提供集成預驅動器和功率MOSFET的智能功率模塊STK984-xxx系列,內部集成電機驅動算法器、6個MOSFET及驅動電路,通過PWM或電壓調速,提供OTP寄存器用于電機參數(shù)配置,支持模塊化進行無PCB設計,并集成過流保護、過溫保護、過壓/欠壓保護等完善的保護特性。

安森美自動控制的汽車空調,讓你清涼一夏!
表1.用于鼓風機驅動的N溝道功率MOSFET
安森美自動控制的汽車空調,讓你清涼一夏!
圖4.智能功率模塊STK984-XXX框圖

4.LED驅動——CCR

安森美半導體的恒流穩(wěn)流器(CCR)用于驅動汽車空調系統(tǒng)中的LED,這類器件內置LED熱保護,可替代低成本LDO,降低系統(tǒng)成本,由于沒有EMI(電磁干擾),適用于低噪聲系統(tǒng),在寬輸入電壓范圍內提供恒定電流,可抑制由于電壓波動引起的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總線用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。針對這類應用,安森美半導體提供LIN/CAN收發(fā)器,如NCV7321、NCV7342,這些器件都符合IEC61000-4-2標準,其中NCV7342的系統(tǒng)ESD保護能力高于15kV,短路電流不超過100mA,提供優(yōu)異的電磁兼容(EMC)性能,甚至無需共模扼流圈。

系統(tǒng)基礎芯片

系統(tǒng)基礎芯片(SBC)是指集成車載網絡(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。安森美半導體用于汽車空調的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。

結語

汽車自動空調帶來的舒適和節(jié)能是消費者及汽車設計工程師所關注的,安森美半導體應用于汽車空調的豐富產品陣容包括電源供電、電機驅動、SmartFET、分立器件等,經過嚴格的汽車級產品認證,具備高性能和高可靠性,有助于實現(xiàn)汽車空調系統(tǒng)的高效節(jié)能,為消費者帶來舒適的駕乘體驗。

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