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具有动态过流检测功能的集成智能锁电机驱动器

2022年08月05日 09:23 zhang先生 作者:zhang先生 用户评论(0

本文将一个集成电路 (IC) 设计配置项目描述为具有动态过流检测功能的集成智能电机驱动器,可适应不同的电源电压和负载。

目前,大多数智能锁使用电池供电。电池寿命通常约为六 (6) 个月,最长可达一年。这段时间的长短取决于所使用的无线威廉希尔官方网站 (Wi-Fi蓝牙ZigBee)以及门锁和解锁的频率。 

正如设计示例中所部署的,电机由四节 AA 电池供电。

智能锁制造商使用不同的机制来检测门闩打开或关闭的完成:限位开关、固定在轴上的加速度计、霍尔传感器和设置在齿轮上的磁铁等。它们都需要相关的外部组件以及电机驱动器我知道了。

锁舌位置检测方案之一是测量电机电流,并在锁舌锁定时关闭电机,同时电机电流增加到定义的阈值(见图 1)。这种方法不需要额外的组件。然而,门槛必须相对于特定的电源电压来确定,通常是充满电的电池。

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图 1:电机电流波形

该设计的一项改进是测量每个电机的均方根 (RMS) 电流并设置不同的电流水平以补偿对比电池电压(见图 2)。本文介绍了如何 为这种设计方法配置 高电压 GreenPAK™ IC。

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图 2:带补偿的电机电流波形

建设运营原则

一、操作原理

设计的行为分为三个部分,如图 3 所示:

电机堵转检查:如果电机启动100ms后电机电流过高,驱动器关闭机构,测量电机电流。

电流电平设置:电流 CMP Vref 取决于电机电流(设置为高于测量值)。

过流等待:如果在此期间电机电流高于所选值,则电机将关闭。

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图 3:设计操作

2. HV GreenPAK 设计

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图 4:HV GreenPAK 设计

当前 CMP 的 RegFile 用于测量电机电流。有 16 个值,它们从高到低切换(见图 5)。

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图 5:RegFile 数据

250 ms 后,寄存器文件切换两个值以设置新的电流水平,如图 6 所示。当电机电流增加到这个新的电流水平时,该机制将关闭(见图 7)。

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图 6:RegFile 使用

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图 7:电机关闭操作

对于不同的电源电压和负载,电机电流会有所不同。对于更高的电机电流,“电机关闭水平”将变得更高。

应用电路

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图 8:典型应用电路

PIN#2 电机开启——上升沿开启电机。

PIN#3 Motor Direction – 电机方向旋转:HIGH – 正向旋转,LOW – 反向旋转。

VDD 范围:2.3 V – 5.5 V。

VDD2 范围:3.6 V – 6.0 V。

电机测试

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表 1:电机参数

电源电压为 6.0 V 时,电机启动电流约为 2 A,200 mS 后降低至标称值,具体取决于电源电压(见图 9-12)。

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图 9:电机启动电流波形,电源 3.6 V

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图 10:电机空载电流,电源 3.6 V

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图 11:电机启动电流波形,电源 6.0 V

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图 12:电机空载电流,电源 6.0 V

设计操作波形

普通手术

电源:6.0 V。

电机 RMS 电流:170 mA。

电机关闭电流:620 mA。

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图 13:空载电机,电源 6.0 V

电源:3.6V。

电机 RMS 电流:127 mA。

电机关闭电流:460 mA。

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图 14:空载电机,电源 3.6 V

电源:3.0V。

电机 RMS 电流:310 mA。

电机关闭电流:670 mA。

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图 15:负载电机,电源 3.0 V

启动时电机堵转

电机失速检测时间为 100 毫秒。如果在启动后 100 毫秒内电机电流较高,则发动机自动关闭。

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图 16:电机停转,电源 3.6 V – 6.0 V

结论

本文说明了一个使用高压 GreenPAK 的具体示例。它描述了针对特定电机和电池组的集成电路定制。这是一个非常灵活的电机控制解决方案,使用可配置的内部逻辑,支持设计人员的偏好。电机驱动器在 GreenPAK 中的集成意味着整个电路适合于一个很小的物理空间。 

当电机电流或电源电压发生变化时,设计人员可以定制电路。GreenPAK 还允许设计恒流和稳定电压的电机驱动器,具有嵌入式保护功能,如过流、欠压、过热等。 



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( 发表人:刘芹 )

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