ASSP加強汽車HVAC運動控制

　　高度集成的特定應用標準產品(ASSP)作為包含分離器件電控單元(ECU)的有益替代產品而出現，為汽車加熱、通風及空調系統(HVAC)的應用提供風門位置控制。除改進可靠性外，還節省了空間、成本和重量，并提供精確的位置控制和靈活的設計，隨著汽車HVAC系統的日益復雜，ASSP所帶來的這些優點也變得尤為重要。

　　HVAC系統是當今大部分汽車的標準設備。這一系統的設計宗旨是實現高效率、增強可靠性、改善乘客安全和舒適度，同時減少尺寸、重量和溫室氣體的排放。先進的傳感和閉路控制功能也正逐漸集成到這一系統中。

　　傳感器元件包括溫度、濕度和氣體傳感器，還包括測量太陽輻射水平及測定乘客車廂內污染物水平的傳感器。來自這一傳感器陣列的實時數據將被發送到各種嵌入式智能電子模塊中。這些電子子系統是為通過控制各種電子機械組件的運動以實現高效調節乘客車廂內氣流而設計的(圖1)。

　　HVAC系統通向乘客車廂的氣流主要通過機械風門控制，這種機械風門與氣流管道集成使用。這些風門用于引導空氣在乘客車廂內各個區域(多區域氣候控制)的流動，以控制熱、冷空氣混合，及外部和再循環空氣混合(以控制車廂內污染，進而調節溫度)。風門依次與直流電機機械(通常為步進電機)連接，從而形成眾多的電子機械子系統。

　　與這些電子機械子系統設計有關的主要挑戰在于，要達到實時、快速和精確的氣流閉路控制(風門移動與定位的同時，還要減少系統的成本、尺寸和重量。此外，為保持乘客的舒適度，要求電機和風門近乎零噪音運行，同時延長整個系統的運行壽命并增強其可靠性也是關鍵因素。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。

　　新近引入的AMIS-3052X步進運動控制ASSP，使汽車HVAC系統設計者能夠開發出最終解決方案，極為靈活、有效地解決了系統層面的設計挑戰。它基于一系列創新的集成片內功能，提供全面的可編程數據通信、電源管理、電機控制(速度、方向及位置)及系統保護功能。另外，這些設備可與5V和3.3V的微控制器兼容，并可通過SPI界面提供雙向數據傳輸功能。該器件的原理圖如圖2所示，典型的電機驅動應用電路如圖3所示。

　　本文描述了AMIS-3052X ASSP的新穎特征和功能，及在汽車HVAC系統設計和運行方面的優勢。

　　可編程微步進及智能電機電流轉換器

　　步進電機是一種同步直流電機，因此轉子的穩定停留位置與定子的誘導磁通量是同步的。在步進電機中，微步進運行模式允許轉子在一次完整的旋轉中增加停留位置的數量，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”轉換器一起，可提供7種微步進可編程模式(完整、1/2、1/2補償、1/4、1/8、1/16和1/32)，由此達到實時和快速反應，及HVAC風門的平穩精確運行。這一微步進特征還能夠大量減少失步，實現零噪音運行，同時提高乘客車廂環境的舒適度。

　　AMIS-3052X的其他重要特征體現在集成“下一步”及“旋轉方向”輸入/輸出引腳。一旦結合到系統微控制器中，它們能夠使微步進模式及多個步進電機旋轉方向快速變化(HVAC風門移動分辨率和方向)，同時減少系統微控制器過載。

　　可編程H橋電機驅動器

　　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。輸出電流的調節是通過電流模式脈沖寬度調制(PWM)來完成的，與集成的測量實際電機電流感測電路結合使用。除了不再需要外部H橋電機集成電路(減少系統的成本、尺寸和重量)，改進的電機電流調節使HVAC風門的移動更加精確。

　　速度及荷載角輸出

　　AMIS-3052X器件的一個創新性特征是“速度及荷載角”輸出引腳，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送到系統微控制器中，以便用戶編程停轉檢測功能的演算法可以得到執行，轉子停轉條件也可以得到檢測。有了此無傳感器停轉檢測功能，就不再需要外部位置傳感器，進一步減少了HVAC系統的成本、尺寸和重量。

　　電源管理與系統保護

　　AMIS-3052X系列產品是通過專有的高壓混合信號技術開發的。因此，該設備可以在較寬的輸入電源電壓(~6V到~30V)內運行。這樣一來也就不需要外部調壓器了。另外，AMIS-30522還有額外的5V/50mA的穩壓輸出功能，旨在為外部微控制器供電。因此，也不需要由外部穩壓器為微控制器供電。

　　AMIS ASSP也有功耗節省(睡眠)模式，以及短路、開路和過熱檢測及保護電路功能。

　　未來趨勢

　　由于全球人士對能源效益、更潔凈環境及減少溫室氣體排放的積極關注，對汽車HVAC系統實現提高效率、減少尺寸及零部件的數量的要求將變得越來越重要。另外，為了向乘客提供更加安全、舒適及用戶自定義的HVAC功能，環保傳感器的數量將繼續增加，因此對電子數據處理和控制內容的需求也將增加。除了降低車內發動機及外部環境引起的可聞噪音水平外，還要加大力度減少乘客車廂內由于HVAC系統自身運行所引發的噪音。