安森美應用于汽車自動空調的電源、電機驅動及分立元件方案

用于汽車空調的電機驅動器

根據(jù)不同的地區(qū)及不同汽車整車廠的配置需求，汽車空調風門執(zhí)行器可以采用不同的拓撲結構，如直流電機、單極性步進電機及雙極性步進電機。

最常見的風門執(zhí)行器是直流電機，并集成位置傳感器，將風門位置信號反饋給微控制器。為控制直流電機的正轉或反轉，需要使用2個高邊(HS)開關及2個低邊(LS)開關組成全橋電路。通常情況下，這些高邊或低邊開關已經集成各種完善的保護，如過壓保護、過載保護及過溫保護等。在步進電機方面，單極性步進電機需使用4個低邊開關，而雙極性步進電機需使用4個高邊開關和4個低邊開關。

圖4：汽車空調風門執(zhí)行器的電機結構及驅動需求

直流電機風門執(zhí)行器的工作電流一般在100mA左右，最大堵轉電流小于450mA。此外，需要H橋驅動來改變運行方向。電機驅動器還需要故障診斷報告，且提供足夠的保護功能。安森美半導體的NCV77xx系列器件可用于驅動直流電機風門執(zhí)行器，如NCV7718。NCV7718是一款六路半橋驅動器，高、低邊在驅動器芯片內部連接，并以H橋輸出。這器件以6路PMOS作為高邊驅動，6路NMOS作為低邊驅動，能夠提供0.55 A持續(xù)驅動電流，集成了內部續(xù)流二極管。NCV7718能以正向、反向、制動及高阻態(tài)工作，能夠通過16位SPI接口控制，帶有專門設計用于汽車及工業(yè)運行控制應用的保護功能，如欠壓及過壓鎖定、過流保護、過溫保護、欠載保護及鑒別故障報告等。

除了直流電機驅動器，安森美半導體還提供用于汽車空調的單極性及雙極性步進電機驅動器。安森美半導體的單極性步進電機驅動器包括NCV7608和NCV7240等。其中，NCV7608是8路高、低邊可配置驅動器，每通道能提供350 mA驅動電流，并提供完善的保護功能;NCV7240是8路低邊驅動器，每通道能提供600 mA驅動電流，可采用16位SPI接口控制，也提供完善的保護功能(如開路診斷、過載保護及過溫保護等)。這兩款器件分別采用SOIC28和SSOP24封裝。

圖5：安森美半導體NCV70501及AMIS-30730雙極性步進電機驅動器框圖

安森美半導體用于汽車空調的雙極性步進電機驅動器包括AMIS-30730和NCV70501等。汽車空調的進氣風門需要采用低噪音設計，因為這個執(zhí)行器是連續(xù)工作模式。采用NCV70501這樣的雙極性步進電機驅動器可以實現(xiàn)低噪音。NCV70501通過H橋驅動步進電機，可以通過設置內部寄存器來改變電機的方向和步數(shù)等。AMIS-30730則是單芯片智能步進電機驅動器方案，內部包含雙極性步進電機驅動、微控制器(MCU)內核、LIN接口、ROM、RAM及EEPROM等。

外部負載高邊或低邊驅動器

除了風門執(zhí)行器，還需要驅動或控制外部負載，如中央電器盒。安森美半導體提供用于外部負載驅動的SmartFET，可用于高邊或低邊驅動，如NCV8440、NCV8401/2/3/5/6等低邊驅動器，以及NCV8450、NCV8452等高邊驅動器。這些SmartFET是帶保護的MOSFET，在功率MOSFET的基礎上增加了多種保護功能及高邊或低邊驅動等。以NCV8452高邊SmartFET為例，這器件的導通阻抗為200 m?，過壓保護等級為41 V，輸出電流限制值為1 A，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。

圖6：汽車空調外部負載的高邊或驅動架構及高邊驅動器NCV8452應用示例