安森美汽車空調(diào)自動控制方案促進(jìn)節(jié)能

　　空調(diào)是滿足汽車舒適性要求不可或缺的配置，用作車內(nèi)制冷、取暖、通風(fēng)換氣，而且舒適的駕乘環(huán)境也關(guān)乎行車安全。而自動空調(diào)比傳統(tǒng)的手動空調(diào)更方便，可根據(jù)用戶設(shè)定的溫度自動檢測和調(diào)節(jié)，讓車內(nèi)的溫度和濕度處于設(shè)定范圍之內(nèi)。而且，自動空調(diào)還有助于節(jié)能減排，提升燃油經(jīng)濟(jì)性。

　　汽車空調(diào)典型的供電結(jié)構(gòu)

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

　　圖1. 汽車空調(diào)典型的供電結(jié)構(gòu)

　　如果采用24 V供電系統(tǒng)，需要考慮高耐壓產(chǎn)品，同時兼顧熱管理、電源能效和成本控制等問題；如果采用12 V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(dǎo)體為汽車空調(diào)系統(tǒng)提供豐富陣容的LDO，其中標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)功耗系列（Iq >100 uA）如NCV4264-2、NCV4266-2，低靜態(tài)功耗系列（Iq <100 uA）如NCV8501、NCV8502，非常低靜態(tài)功耗系列（Iq <50 uA）如NCV8664、NCV8660，超低靜態(tài)功耗系列（Iq <33 uA）如NCV8768、NCV8769，滿足設(shè)計(jì)的不同需求。

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

　　驅(qū)動

　　1. 風(fēng)門執(zhí)行器驅(qū)動

　　直流電機(jī)、單極性步進(jìn)電機(jī)、雙極性步進(jìn)電機(jī)為汽車空調(diào)風(fēng)門執(zhí)行器的三種

　　典型結(jié)構(gòu)。直流電機(jī)風(fēng)門執(zhí)行器中包括一個直流電機(jī)和一個位置傳感器，需要一個完整的H橋（由2個高邊開關(guān)和2個低邊開關(guān)組成 ），來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，通過內(nèi)部自帶的位置傳感器，可以實(shí)時的監(jiān)控風(fēng)門的位置，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；單極性步進(jìn)電機(jī)的控制只需要4路高邊或者4路低邊驅(qū)動，由于步進(jìn)電機(jī)本身的特性，可以通過計(jì)數(shù)步進(jìn)次數(shù)來知道風(fēng)門的位置；雙極性步進(jìn)電機(jī)只需要兩組線圈，其驅(qū)動需要2個H橋（由4個高邊開關(guān)和4個低邊開關(guān)組成）來控制兩個線圈，與單極性步進(jìn)電機(jī)類似，可以通過計(jì)數(shù)步進(jìn)數(shù)來得知風(fēng)門目前的位置。

　　圖2. 風(fēng)門執(zhí)行器電機(jī)結(jié)構(gòu)及驅(qū)動類型

　　直流電機(jī)風(fēng)門執(zhí)行器的正常工作電流約100 mA，堵轉(zhuǎn)電流小于450 mA，需要H橋驅(qū)動來改變運(yùn)行方向，并提供故障診斷報(bào)告及足夠的保護(hù)功能。安森美半導(dǎo)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?fàn)顟B(tài)工作。以六路半橋驅(qū)動器NCV7718為例，6路PMOS作為高邊驅(qū)動，6路NMOS作為低邊驅(qū)動，高低邊在芯片內(nèi)部連接，以H半橋作為輸出，提供0.55 A持續(xù)驅(qū)動電流，內(nèi)部集成續(xù)流二極管，導(dǎo)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5 Ua ），提供驅(qū)動狀態(tài)、低負(fù)載保護(hù)、過流、過溫和溫度警告等診斷報(bào)告，并集成一系列保護(hù)特性如過壓/欠壓保護(hù)、過流關(guān)斷、過溫保護(hù)等，采用SSOP-24/SSOP24-EP封裝。另外，根據(jù)不同的輸出需求，可選擇安森美半導(dǎo)體的8路半橋驅(qū)動器NCV7719或10路半橋驅(qū)動器NCV7720。安森美半導(dǎo)體還提供帶獨(dú)立診斷功能的6路半橋驅(qū)動器NCV7728，該器件峰值電流為0.55 A，導(dǎo)通電阻典型值和最大值分別為1 和2，接口兼容3.3 V/5 V單片機(jī)，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5 MHz，兼容菊花鏈通信），集成續(xù)流保護(hù)、過流保護(hù)、開路檢測、過熱關(guān)斷及過溫報(bào)警等保護(hù)特性。

　　圖3. 帶獨(dú)立診斷功能的6路半橋驅(qū)動器NCV7728典型應(yīng)用示例

　　步進(jìn)電機(jī)風(fēng)門執(zhí)行器中，每個電機(jī)需要4路驅(qū)動，最大工作電流小于300 mA，可直接控制或通過LIN總線遠(yuǎn)程控制。安森美半導(dǎo)體用于汽車空調(diào)的單極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器有NCV7608和NCV7240。NCV7608是8路高低邊可配置驅(qū)動器，每通道可提供350 mA驅(qū)動電流，提供完善的保護(hù)功能，采用SOIC28封裝，通過AEC-Q101認(rèn)證；NCV7420是8路低邊驅(qū)動器，每通道可提供600 mA驅(qū)動電流，通過16位SPI接口控制，提供開路診斷、過載保護(hù)、過溫保護(hù)等完善的診斷和保護(hù)功能，采用SSOP24封裝，通過AEC-Q100認(rèn)證。安森美半導(dǎo)體用于汽車空調(diào)的雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器有AMIS30730和NCV70501，這兩款器件的驅(qū)動電流均為300 mA。AMIS30730采用LIN接口，內(nèi)含MCU、ROM、RAM和EEPROM；而NCV70501采用SPI接口。