HVAC系統(tǒng)是當(dāng)今大部分汽車的標準設(shè)備。這一系統(tǒng)的設(shè)計宗旨是實現(xiàn)高效率类棍、增強可靠性药炊、改善乘客安全和舒適度,同時減少尺寸堡迷、重量和溫室氣體的排放变跃。先進的傳感和閉路控制功能也正逐漸集成到這一系統(tǒng)中。
傳感器元件包括溫度、濕度和氣體傳感器瘪决,還包括測量太陽輻射水平及測定乘客車廂內(nèi)污染物水平的傳感器脸候。來自這一傳感器陣列的實時數(shù)據(jù)將被發(fā)送到各種嵌入式智能電子模塊中。這些電子子系統(tǒng)是為通過控制各種電子機械組件的運動以實現(xiàn)高效調(diào)節(jié)乘客車廂內(nèi)氣流而設(shè)計的(圖1)绑蔫。
HVAC系統(tǒng)通向乘客車廂的氣流主要通過機械風(fēng)門控制运沦,這種機械風(fēng)門與氣流管道集成使用。這些風(fēng)門用于引導(dǎo)空氣在乘客車廂內(nèi)各個區(qū)域(多區(qū)域氣候控制)的流動配深,以控制熱茶袒、冷空氣混合,及外部和再循環(huán)空氣混合(以控制車廂內(nèi)污染凉馆,進而調(diào)節(jié)溫度)。風(fēng)門依次與直流電機機械(通常為步進電機)連接亡资,從而形成眾多的電子機械子系統(tǒng)澜共。
與這些電子機械子系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)的主要挑戰(zhàn)在于,要達到實時锥腻、快速和精確的氣流閉路控制(風(fēng)門移動與定位的同時嗦董,還要減少系統(tǒng)的成本、尺寸和重量瘦黑。此外京革,為保持乘客的舒適度,要求電機和風(fēng)門近乎零噪音運行趾倾,同時延長整個系統(tǒng)的運行壽命并增強其可靠性也是關(guān)鍵因素贪挽。要滿足這一系列苛刻的要求,很顯然由大量分離式集成電路組成的電子模塊將不再是可行的方法绑功。
新近引入的AMIS-3052X步進運動控制ASSP泵易,使汽車HVAC系統(tǒng)設(shè)計者能夠開發(fā)出最終解決方案,極為靈活窥书、有效地解決了系統(tǒng)層面的設(shè)計挑戰(zhàn)碴厂。它基于一系列創(chuàng)新的集成片內(nèi)功能,提供全面的可編程數(shù)據(jù)通信偷被、電源管理刮盗、電機控制(速度、方向及位置)及系統(tǒng)保護功能逝遣。另外书县,這些設(shè)備可與5V和3.3V的微控制器兼容,并可通過SPI界面提供雙向數(shù)據(jù)傳輸功能币席。該器件的原理圖如圖2所示慕然,典型的電機驅(qū)動應(yīng)用電路如圖3所示。
本文描述了AMIS-3052X ASSP的新穎特征和功能,及在汽車HVAC系統(tǒng)設(shè)計和運行方面的優(yōu)勢西疤。
可編程微步進及智能電機電流轉(zhuǎn)換器
步進電機是一種同步直流電機烦粒,因此轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定停留位置與定子的誘導(dǎo)磁通量是同步的。在步進電機中代赁,微步進運行模式允許轉(zhuǎn)子在一次完整的旋轉(zhuǎn)中增加停留位置的數(shù)量扰她,由此電機的震動和噪音得以大大減少。
AMIS-3052X與一臺智能“步進命令電機電流”轉(zhuǎn)換器一起芭碍,可提供7種微步進可編程模式(完整徒役、1/2、1/2補償窖壕、1/4忧勿、1/8、1/16和1/32)瞻讽,由此達到實時和快速反應(yīng)鸳吸,及HVAC風(fēng)門的平穩(wěn)精確運行。這一微步進特征還能夠大量減少失步速勇,實現(xiàn)零噪音運行晌砾,同時提高乘客車廂環(huán)境的舒適度。
AMIS-3052X的其他重要特征體現(xiàn)在集成“下一步”及“旋轉(zhuǎn)方向”輸入/輸出引腳欠慢。一旦結(jié)合到系統(tǒng)微控制器中衫荒,它們能夠使微步進模式及多個步進電機旋轉(zhuǎn)方向快速變化(HVAC風(fēng)門移動分辨率和方向),同時減少系統(tǒng)微控制器過載笋夸。
可編程H橋電機驅(qū)動器
在AMIS-3052X集成了兩個帶有高達1.6A可編程輸出電流的全H橋輸出級液啃。輸出電流的調(diào)節(jié)是通過電流模式脈沖寬度調(diào)制(PWM)來完成的,與集成的測量實際電機電流感測電路結(jié)合使用党令。除了不再需要外部H橋電機集成電路(減少系統(tǒng)的成本锚渺、尺寸和重量),改進的電機電流調(diào)節(jié)使HVAC風(fēng)門的移動更加精確猖等。
速度及荷載角輸出
AMIS-3052X器件的一個創(chuàng)新性特征是“速度及荷載角”輸出引腳歪缅,提供與電機測量反電勢電壓成比例的輸出電壓。這一輸出信號可以發(fā)送到系統(tǒng)微控制器中谎秃,以便用戶編程停轉(zhuǎn)檢測功能的演算法可以得到執(zhí)行鼓募,轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)條件也可以得到檢測。有了此無傳感器停轉(zhuǎn)檢測功能弱瞄,就不再需要外部位置傳感器买雾,進一步減少了HVAC系統(tǒng)的成本、尺寸和重量杨帽。
電源管理與系統(tǒng)保護
AMIS-3052X系列產(chǎn)品是通過專有的高壓混合信號技術(shù)開發(fā)的漓穿。因此嗤军,該設(shè)備可以在較寬的輸入電源電壓(~6V到~30V)內(nèi)運行。這樣一來也就不需要外部調(diào)壓器了晃危。另外叙赚,AMIS-30522還有額外的5V/50mA的穩(wěn)壓輸出功能,旨在為外部微控制器供電僚饭。因此震叮,也不需要由外部穩(wěn)壓器為微控制器供電。
AMIS ASSP也有功耗節(jié)树⑼摇(睡眠)模式苇瓣,以及短路、開路和過熱檢測及保護電路功能偿乖。
未來趨勢
由于全球人士對能源效益击罪、更潔凈環(huán)境及減少溫室氣體排放的積極關(guān)注,對汽車HVAC系統(tǒng)實現(xiàn)提高效率滨胰、減少尺寸及零部件的數(shù)量的要求將變得越來越重要朋蚜。另外,為了向乘客提供更加安全深七、舒適及用戶自定義的HVAC功能,環(huán)保傳感器的數(shù)量將繼續(xù)增加浮块,因此對電子數(shù)據(jù)處理和控制內(nèi)容的需求也將增加粉霹。除了降低車內(nèi)發(fā)動機及外部環(huán)境引起的可聞噪音水平外,還要加大力度減少乘客車廂內(nèi)由于HVAC系統(tǒng)自身運行所引發(fā)的噪音勉瘩。
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