消費(fèi)電子電器的變速低功耗的實(shí)現(xiàn)方案

在這個(gè)例子中，MCU的10位ADC能夠提供多達(dá)四個(gè)單端/差分通道和一個(gè)可選的 1X 差分輸入緩沖區(qū)。另外，ADC 模塊中還集成了一個(gè)片上低功率運(yùn)算放大器，從而不再需要另外的外部組件就能夠獲得高精度電流測(cè)量。結(jié)合這個(gè)多通道 ADC，MCU 的兩個(gè)具有脈寬調(diào)制(PWM )以及采集與比較功能的增強(qiáng)型16 位定時(shí)器模塊可以同時(shí)操作兩個(gè)負(fù)載(即電機(jī))，同時(shí)，直接 LED 驅(qū)動(dòng)輸出可用來在出現(xiàn)預(yù)設(shè)事件時(shí)觸發(fā) LED，而不需要額外的硬件。該方案還由其它特征，包括一個(gè)模擬比較器、一套用于確保可靠性的“防故障”振蕩器機(jī)制、一個(gè)片上集成溫度傳感器和高達(dá)128B 的非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間(NVDS)。圖 2 是款使用了ZiLOG MCU 的通用電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。

圖2 通用電機(jī)控制系統(tǒng)框架圖

電機(jī)控制的主要功能

這個(gè)特別的數(shù)字公里發(fā)管理方案提供了通用電機(jī)所需的主要控制功能：“軟啟動(dòng)”、過電流故障保護(hù)和使用片上比較器測(cè)定交流電路過零點(diǎn)以確保 MCU 輸出信號(hào)同步的能力。我們來逐條分析一下，并看看該方案是如何滿足這些要求的：

(1)軟啟動(dòng)

“軟啟動(dòng)”功能確保在電機(jī)打開時(shí)功率逐漸地而不是突然輸出到電機(jī)。通過使用 MCU 的單 I/O 輸出控制 TRIAC 的觸發(fā)/點(diǎn)火角來實(shí)現(xiàn)可調(diào)控制。這種功能最大程度地減少了啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子的過沖和不平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，從而減少電機(jī)磨損，并防止需量的突變，避免電路斷開以致剛開啟的和正在運(yùn)行的電器都被關(guān)斷的情況。

ZiLOG的軟啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法采用了一個(gè)定時(shí)器和重新載入定時(shí)器高低字節(jié)時(shí)使用的一個(gè)查找表。在交流信號(hào)的一個(gè)半周期內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)二十個(gè)均勻分布的觸發(fā)角。通過這種方法可以調(diào)節(jié) TRIAC 觸發(fā)角(如圖3)，以調(diào)整輸送給電機(jī)的功率。這種軟啟動(dòng)方案使用一個(gè)10 微秒輸出脈沖寬度觸發(fā)TRIAC，在此期間觸發(fā)角從 18°上升至162° (一個(gè)半周期的 10% 至 90%)，此時(shí)電機(jī)過渡到正常滿速運(yùn)轉(zhuǎn)。

(2)過電流故障保護(hù)

大多數(shù)電機(jī)控制都需要過電流故障保護(hù)。過電流故障的原因有很多，例如電機(jī)繞組短路、電機(jī)引線短路、機(jī)械驅(qū)動(dòng)與連接裝置故障、功率器件損壞、接線錯(cuò)誤等，會(huì)導(dǎo)致電器損毀。在出現(xiàn)過電流故障時(shí)，不管原因是什么，都必須立即停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以防止損壞。雖然保護(hù)電路必須動(dòng)作迅速，但是最好逐周期地關(guān)掉 PWM 輸出，并且在不能繼續(xù)發(fā)現(xiàn)故障條件時(shí)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而不要一下子完全關(guān)斷整個(gè)系統(tǒng)。如果這種方法不能解決問題，那么再關(guān)斷系統(tǒng)。

這個(gè)電機(jī)控制器方案以一個(gè)感應(yīng)電阻來測(cè)量電機(jī)電流(圖 2)，并把信號(hào)傳輸?shù)狡霞?ADC。過電流門限值是可以設(shè)置的，而一旦電流達(dá)到這個(gè)門限值，系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)中斷服務(wù)程序，然后終止輸送到TRIAC 的觸發(fā)脈沖，并最終關(guān)閉系統(tǒng)。