用于汽车负载应用的上桥SmartFET驱动器

Release time：2022-06-14
author：Ameya360
source：网络
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    上桥SmartFET因其易于使用和高水平的保护而越来越受欢迎。与标准MOSFET一样，SmartFET非常适合各种汽车应用。它们的区别在于内置在上桥SmartFET器件中的控制电路。控制电路持续监控输出电流和器件温度，同时针对电压瞬变和其他意外应用条件提供被动保护。这种主动和被动保护功能的结合确保了稳定可靠的应用方案，延长了器件本身及其所保护的应用负载的使用寿命。

    安森美(onsemi)现在提供从45 mΩ到160 mΩ的上桥 SmartFET系列 。这些器件是受保护的单通道上桥驱动器，可切换各种负载，如灯泡、螺线管和其他执行器。如表1所示，器件名称表示SmartFET在25°C时的典型RDSOn。下面列出了完整的产品系列：

用于汽车负载应用的上桥SmartFET驱动器

    安森美的该系列器件采用SO8封装，小占位，同时提供高功率。45 mΩ至140 mΩ器件的系列引脚布局为设计人员提供了便利，允许一个引脚布局用于各种应用负载。根据特定应用所需的电流水平，只需将一个器件切换到另一个。这些器件驱动12 V汽车接地负载，并提供保护和诊断功能。该系列器件集成了先进的保护功能，如主动浪涌电流管理、带自动重启的过温关断和主动过压钳位。

    一个专用的电流检测引脚对输出进行精确的模拟电流监测，并对电池短路、接地短路以及ON和OFF状态的开路负载检测进行故障指示。所有诊断和电流检测功能都由一个主动大电流检测禁用引脚(仅NCV84160)或一个主动大电流检测使能引脚(该系列的所有其他器件)来禁用或启用。

    对上桥SmartFET的“最终要求”是切换负载，市场上为此提供了不同的替代方案。例如，继电器已在行业中使用了很长时间，用于切换各种汽车负载，尤其是那些需要大电流激活的负载。随着汽车零部件和组件的重量和尺寸不断减小，已从继电器过渡到半导体开关，占位更小，抗噪能力更强，电磁干扰更低。

    上桥SmartFET已成为汽车市场的主流SmartFET配置，取代了通常更简单的下桥SmartFET。图1所示是上桥与下桥SmartFET配置的示例。上桥SmartFET的负载始终接地，通过切换连接到电源，而下桥SmartFET的负载始终连接到电源，通过切换接地。

    SmartFET通常安装在控制单元或ECU内。负载线是连接负载和ECU上针式连接器的电缆长度。根据负载类型及其在车辆中的位置，该负载线可能很长，从而增加了底盘接地短路的可能性，这可能对下桥SmartFET配置中的负载造成严重压力。

用于汽车负载应用的上桥SmartFET驱动器

    下面的图2显示了安森美的NCV84xxx上桥SmartFET系列的顶层框图和引脚布局。请注意，上桥SmartFET实际上是个NMOS FET，由一个稳压电荷泵，将栅极电压拉高到足以驱动负载的水平。

    输入(IN)引脚是个逻辑电平引脚，用于打开和关断控制逻辑/电荷泵以使FET工作。电流检测使能(CS_EN)引脚启用和禁用电流检测功能。电流检测(CS)引脚将一定比例的负载电流检测反馈到微控制器以实时反馈。该引脚是多路复用的；它报告很容易与正常工作区分开来的模拟故障事件，从而使用户能实时检测输出电流或故障情况。电压(VD)引脚直接连接到电池或电源，OUT引脚连接到负载。最后，接地(GND)引脚只是器件的GND。

用于汽车负载应用的上桥SmartFET驱动器

    NCV84xxx SmartFET系列器件提供以下保护功能：

    过压保护保护整个器件，在电压>41 V时，箝制VD-GND。

    欠压保护，在电池电压低的情况下，关断器件并等待电池电压升高到足以使稳压电荷泵工作以正常运行 FET。

    限电流(参见下面的图3)在发生短路或浪涌事件时限制电流以防止损坏。电流将一直受到限制，直到器件的内部芯片温度超过过温点，并且会自行关断以提供保护，直到它充分冷却为止。此功能非常适合驱动需要高初始浪涌电流的灯泡负载，并且还限制了高功率和温度波动对芯片的应力量。

    具有自动重启功能的过温和电源保护防止器件因高功耗和过高的环境温度升高而过热。如果激活过温保护，器件将自行关断，直到它充分冷却并自动重试，假设输入为“高”。

    关机状态开路负载检测在输入“高”之前提醒微控制器，与负载的连接已在关机状态下丢失。

    电感式负载开关的输出钳位，在电感放电期间，输出钳位将安全地导通FET以处理电感放电电流。

用于汽车负载应用的上桥SmartFET驱动器

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电机驱动器有哪几种
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电机驱动器有哪几种

　　1 有刷电机驱动器　　直流有刷电机的驱动方法其实本质上是使用 H 桥电路进行驱动，核心电路 H 桥加上一些必要的外围电路，共同组成直流有刷电机的驱动器。　　H 桥本身可作为集成电路使用，也可由分立元件构成。集成电路形式的 H 桥一般用于中小功率需求的应用，或者是对电路面积有要求的场合。　　分立元件形式的 H 桥通常用于大功率或者超大功率需求的应用，主要由 MOSFET 或 IGBT 晶体管组成。　　不过 MCU 的引脚是无法直接驱动 MOS 管等元件的，需要加上专用的 MOS 管驱动芯片。　　2 无刷电机驱动器　　无刷电机也是使用 H 桥电路进行驱动的，只不过是电机的每一相都用一个半桥电路驱动，一个三相无刷电机总共需要三个半桥，而不像直流有刷电机驱动那种使用全桥电路。　　跟直流有刷电机电机一样，无刷电机驱动器也分集成电路形式和分立元件形式，但因为无刷电机需要换相操作，就算是分立元件形式也只是把半桥电路给独立了出来。类似于下图这样的，就是一款无刷电机驱动器。　　3 步进电机驱动器　　步进电机不能直接接到直流或交流电源上工作，必须接入专用的驱动器才能正常使用。　　控制器将步进脉冲和方向信号发送到步进电机驱动器，驱动器将控制器发来的步进脉冲信号转换为激励步进电动机旋转所需的功率信号。　　步进电机驱动器通常都带有细分功能，可以对步距角和电流进行细分，从而实现更请准的控制和更低的噪声震动。　　4.伺服电机驱动器　　伺服电机驱动器（servo drives），是一种用来驱动和控制伺服电机的控制器，属于伺服系统的一部分。　　伺服电机驱动器接收和放大来自控制系统的命令信号，并将电流传输给伺服电机，以产生与命令信号成比例的运动。这些命令信号通常对伺服电机的位置、速度和力矩等参数进行控制，实现高精度的传动系统定位。　　附在伺服电机上的传感器将电机的实际状态反馈给伺服驱动器，驱动器将实际电机状态与来自控制系统的命令状态进行比较。然后驱动器改变传给电机的电压、频率或脉冲宽度，以纠正任何偏离命令的状态。
2023-11-20 13:40 reading：1012
伺服驱动器的8大参数解析
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伺服驱动器的8大参数解析

　　在自动化设备中，经常用到伺服电机，特别是位置控制，大部分品牌的伺服电机都有位置控制功能，通过控制器发出脉冲来控制伺服电机运行，脉冲数对应转的角度，脉冲频率对应速度（与电子齿轮设定有关），当一个新的系统，参数不能工作时，首先设定位置增益，确保电机无噪音情况下，尽量设大些，转动惯量比也非常重要，可通过自学习设定的数来参考，然后设定速度增益和速度积分时间，确保在低速运行时连续，位置精度受控即可。今天Ameya360电子元器件采购网将给大家进行介绍。　　（1）位置比例增益　　设定位置环调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调。参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。　　（2）位置前馈增益　　设定位置环的前馈增益。设定值越大时，表示在任何频率的指令脉冲下，位置滞后量越小位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高，但会使系统的位置不稳定，容易产生振荡。不需要很高的响应特性时，本参数通常设为0表示范围：0~100%　　（3）速度比例增益　　设定速度调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。　　（4）速度积分时间常数　　设定速度调节器的积分时间常数。设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。　　（5）速度反馈滤波因子　　设定速度反馈低通滤波器特性。数值越大，截止频率越低，电机产生的噪音越小。如果负载惯量很大，可以适当减小设定值。数值太大，造成响应变慢，可能会引起振荡。数值越小，截止频率越高，速度反馈响应越快。如果需要较高的速度响应，可以适当减小设定值。　　（6）最大输出转矩设置　　设置伺服驱动器的内部转矩限制值。设置值是额定转矩的百分比，任何时候，这个限制都有效定位完成范围设定位置控制方式下定位完成脉冲范围。本参数提供了位置控制方式下驱动器判断是否完成定位的依据，当位置偏差计数器内的剩余脉冲数小于或等于本参数设定值时，驱动器认为定位已完成，到位开关信号为 ON，否则为OFF。　　在位置控制方式时，输出位置定位完成信号，加减速时间常数设置值是表示电机从0~2000r/min的加速时间或从2000~0r/min的减速时间。加减速特性是线性的到达速度范围设置到达速度在非位置控制方式下，如果伺服电机速度超过本设定值，则速度到达开关信号为ON，否则为 OFF。在位置控制方式下，不用此参数。与旋转方向无关。　　（7）手动调整增益参数　　调整速度比例增益KVP值。当伺服系统安装完后，必须调整参数，使系统稳定旋转。首先调整速度比例增益KVP值．调整之前必须把积分增益KVI及微分增益KVD调整至零，然后将KVP值渐渐加大；同时观察伺服电机停止时足否产生振荡，并且以手动方式调整KVP参数，观察旋转速度是否明显忽快忽慢．KVP值加大到产生以上现象时，必须将KVP值往回调小，使振荡消除、旋转速度稳定。此时的KVP值即初步确定的参数值。如有必要，经KⅥ和KVD调整后，可再作反复修正以达到理想值。　　调整积分增益KⅥ值。将积分增益KVI值渐渐加大，使积分效应渐渐产生。由前述对积分控制的介绍可看出，KVP值配合积分效应增加到临界值后将产生振荡而不稳定，如同KVP值一样，将KVI值往回调小，使振荡消除、旋转速度稳定。此时的KVI值即初步确定的参数值。　　调整微分增益KVD值。微分增益主要目的是使速度旋转平稳，降低超调量。因此，将KVD值渐渐加大可改善速度稳定性。　　调整位置比例增益KPP值。如果KPP值调整过大，伺服电机定位时将发生电机定位超调量过大，造成不稳定现象。此时，必须调小KPP值，降低超调量及避开不稳定区；但也不能调整太小，使定位效率降低。因此，调整时应小心配合。　　（8）自动调整增益参数　　现代伺服驱动器均已微计算机化，大部分提供自动增益调整( autotuning)的功能，可应付多数负载状况。在参数调整时，可先使用自动参数调整功能，必要时再手动调整。　　事实上，自动增益调整也有选项设置，一般将控制响应分为几个等级，如高响应、中响应、低响应，用户可依据实际需求进行设置。
2022-11-25 13:09 reading：1897
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