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集成式智能锁电机驱动器设计方案
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“本文介绍了使用高压GreenPAK的特定示例,并介绍了针对特定电动机和电池组的集成设计定制方法。这是一种非常灵活的电机控制解决方案,它使用可配置的内部逻辑来满足设计人员的需求。
此外,将电机驱动器集成到GreenPAK中可以将整个电路置于一个很小的物理空间中。本文介绍了一种具有动态过电流检测功能的集成式智能锁电动机驱动器设计方案,该方案可以适应电源电压和负载变化。
目前,大多数智能锁都由电池供电。电池寿命通常约为6个月,最长可达一年。
电池寿命取决于所使用的无线技术(Wi-Fi,蓝牙,ZigBee)以及智能锁的锁定和解锁频率。在此设计示例中,电动机由四个AA电池供电。
智能锁制造商使用各种机制来检测螺栓打开或关闭的完成情况:例如限位开关,固定在轴上,加速度计,霍尔传感器和固定在齿轮上的磁铁等。驱动器IC,它们都需要相关的外部组件。
有一种闩锁位置检测解决方案,不需要其他组件。它可以测量电动机电流并起到锁定作用。
当锁舌时,电动机将关闭,并且电动机电流将上升到预定阈值(请参见图1)。但是,此解决方案必须基于特定的电源电压(通常是充满电的电池)才能确定阈值。
图1:电动机电流波形可用于该设计进行一些改进,测量每个电动机的均方根(RMS)电流,并设置不同的电流水平以补偿比较电池电压(参见图2)。本文将介绍使用这种设计方法时如何配置高压GreenPAKIC。
2:带补偿的电动机电流波形的操作步骤和工作原理1.工作原理本设计的操作分为三部分,如图3所示:电动机失速检查:电动机启动后100ms,如果电动机电流过大高电平时,驱动器将关闭机械设备并测量电动机电流。电流水平设置:电流CMPVref取决于电动机电流(设置为高于测量值)。
过电流等待:如果在此期间电机电流大于设定值,则电机将关闭。图3:设计操作2. HVGreenPAK设计图4:HVGreenPAK设计电流CMP注册表文件(RegFile)用于测量电动机电流。
它具有16个值,可以将其从高切换到低(请参见图5)。图5:注册表文件数据250ms之后,切换注册表文件的两个值以设置新的电流水平,如图6所示。
当电动机电流增加到新的电流水平时,电动机关闭(参见图7)。图6:使用注册表文件图7:电机关闭操作对于不同的电源电压和负载,电机电流将不同。
马达电流越高,“马达关闭水平”越高。应用电路图8:典型应用电路图PIN#2电动机打开-在上升沿启动电动机。
PIN#3电动机方向-电动机方向旋转:高电平正转,低电平反转。 V DD范围:2.3V至5.5V。
VDD2范围:3.6V至6.0V。电动机测试表1:电动机参数当电源电压为6.0V时,电动机启动电流约为2A,在200mS之后下降至标称值,该标称值取决于电源电压(见图9至12)。
图9:电源电压为3.6V时的电动机启动电流波形图10:电源电压为3.6V时的电动机空载电流图11:电源电压为6.0V时的电动机启动电流波形图12:电源电压为6.0时的电动机空载电流V电源电压载流工作波形的设计。正常工作电源电压:6.0V。
电机RMS电流:170mA。电机停机电流:620mA。
图13:在6.0V电源电压下的电动机空载电流。电源电压:3.6V。
电机RMS电流:127mA。电机关断电流:460mA。
图14:电源电压为3.6V时的电动机空载电流。电源电压:3.0V。
电机RMS电流:310mA。电机关闭电流:670mA。
图15:电源电压为3.0V时的电机负载电流。电机失速。
电机失速检测时间为100毫秒。如果电动机电流在启动后100毫秒内过高,电动机将自动关闭。
图16:在3.6V至6.0V电源电压下失速的电机电流结束语本文介绍了使用高压GreenPAK的一个具体示例,并介绍了针对特定电机和电池组的集成设计定制方法。这是一种非常灵活的电机控制解决方案,使用可配置。
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