汽車自適應前照燈系統(AFS)的電機驅動方案
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圖6：NCV70522典型應用電路圖。
NCV70522應用設計要點
我們以NCV70522為例，介紹這芯片在AFS應用中的設計要點。NCV70522的控制要素包括步幅模式、NXT輸入及電機運轉方向(DIR)控制等。
1) SLA信號特性
NCV70522包含速度及負載角(SLA)輸出，配合創建停轉檢測算法及控制環路，以根據電機的反電動勢(BEMF)來調節轉矩和速度。
2) SPI寄存器
NCV70522采用標準4線SPI通信(CLK, CSB, DI, DO)，包含3個8位控制(Control)寄存器(0, 1, 2)和4個8位狀態(Status)寄存器(0, 1, 2, 3)。
3)復位
CLR引腳為低電平(0)時，器件在正常模式；CLR引腳為高電平(1)時，器件復位。復位號器件內部寄存器值被清除為初始化值。
4) 設置線圈輸出電流
NCV70522提供多種輸出電流模式，可以通過SPI來對寄存器CUR[4:0]設定來選擇。更改后的電流會在下一個脈寬調制(PWM)周期更新。
5) 步幅設定
NCV70522提供從整步到32微步共7種中模式供選擇，可以通過SPI對寄存器SM[2:0]來設定。
6) NXT控制
NXT信號用于控制電機的步幅(step)位置，根據電流表對應的Ix和Iy信息，進入下一步(step)。即使電機運轉沒有啟用時，step位置一樣被改變，只是Ix，Iy不輸出。
7) 堵轉檢測
AFS應用中步進電機有時可能會堵轉。一旦電機堵轉，電子控制單元(ECU)將失去前照燈位置的跟蹤信息并作出不恰當的反應，滋生極嚴重的安全問題，所以AFS應用中堵轉檢測是必不可少。
NCV70522微步步進電機驅動器透過SLA引腳提供BEMF輸出，這表示它能實時進行停轉檢測計算，并根據不同條件來調節檢測等級。具體而言，此BEMF電壓在每個所謂的“線圈電流過零”期間采樣。每個線圈在每個電氣周期內存在2個零電流位置，因而每個電氣周期共有4個過零觀察點，故可以測量4次BEMF。如果4個“線圈電流過流點”中有2個SLA電平低于1.5 V，那么就處于堵轉狀態。我們需要連續2個以上的電氣周期都認定為堵轉才為真正堵轉。
圖7：NCV70522的堵轉檢測功能。
總結：
自適應前照明系統(AFS)在智能汽車電子產品中應用越來越廣泛，通過驅動步進電機來實時控制燈光角度調整，能有效地增加駕駛的安全性。安森美半導體針對AFS系統的步進電機開發了一系列驅動芯片，為客戶的設計增強汽車的安全性。本文介紹了AFS特性、驅動IC以及方案設計要點，特別是步進電機驅動難點—堵轉檢測的剖析，幫助客戶快速、準確地開發有效的AFS方案。
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