安森美半導體汽車自適應前照燈系統步進電機驅動方案

圖6：SLA信號特性

SLA信號具有共振反饋特性，它是由電機機械結構和燈具共振產生的，實踐中可以通過檢測不同速度下的電機和燈具共振點來予以避免。

圖7是AFS NCV70522方案簡化的驅動電路，NCV70522有內置的LDO電源輸出，可供MCU選擇。該方案采用SPI通信，因此在設計中需要注意I/O口的控制，如NXT信號、DIR信號及ERROR信號狀態讀取。由于SLA信號是一個模擬信號，應該連接到MCU的AD管腳上;SLA信號的串聯電阻和并聯電容、LC濾波電路的阻值和容值一定要非常準確;另外，SLA信號在布板圖中一定要使用最簡化、最直接的布線。

圖7：AFS NCV70522方案簡化驅動電路

復位AFS NCV70522芯片時，CLR引腳為0，芯片為正常模式;復位芯片需要將CLR引腳設置為1;復位后芯片內部寄存器值被清除成初始化值。設置輸出電流時，可以利用芯片提供的多種輸出電流模式，通過SPI對寄存器CUR[4:0] 設定來選擇;更改后的電流會在下一個PWM周期更新。芯片提供從整步到32微步共7種模式選擇，可以通過SPI對寄存器SM[2:0] 設定來選擇步幅模式設置。電機運行的使能可通過SPI設定MOTEN比特位來實現。用NXT信號可控制電機步位置，更改電流表對應的步位置輸出相應Ix和Iy;即使在電機運轉沒有啟用時，步位置一樣可改變，只是Ix和Iy不輸出;寄存器NXTP標志位設定決定了NXT的上升沿或下降沿的采集。

堵轉的判定對AFS系統非常復雜，也非常重要。在AFS NCV70522應用堵轉判定方法中，電機運轉速度(Fstep/s) = NXT頻率/微步數;NXT脈沖每產生一次，步位置被改變1次，當微步越精密，需要的NXT越多，電流表變化的周期越長。電機微步模式被設定后，我們可通過NXT的頻率來調整電機運轉速度。在堵轉檢測時，SLA引腳提供了一個輸出電壓，表示反電動勢電機水平的電壓。這個反電動勢電壓能在每個過零點進行采樣，每個線圈電流存在2個過零點位置，所以在每個電氣周期內共存在4個可觀測的過零點電流區間。通過讀取step位置，即可得到過零點信息，在兩個過零點中間采集BEMF，此時更加穩定準確。SLA反饋因電機運轉速度和機械負載而不同，所以每個方案都需要對正常運行和堵轉運行的SLA進行對比，以確定堵轉的檢測條件。

通常，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。另外，需要連續2個以上的SLA波形圖來判斷堵轉，電氣周期都認定為堵轉才是真正的堵轉，因為一些燈具結構的塑料件毛刺問題可導致存在一定摩擦，會影響堵轉的判斷。

總結

汽車自適應前照明系統的光束旋轉有助于優化能見度曲線，可根據實時情況調整光束。而步進電機是AFS首選的控制器。安森美半導體身為領先的半導體解決方案供應商，一直在利用其先進汽車工藝技術為汽車照明應用提供各種標準產品和定制器件。包括上述各種AFS步進電機驅動器方案在內，安森美半導體的汽車應用產品均符合汽車可靠性和溫度等規范和環保要求，并滿足人們對車內照明控制、前照燈、后組合燈、霧燈、示廓燈，尤其是新光源等方面越來越高的要求，讓駕駛者充分體驗到駕乘的舒適性和樂趣。