具有動態過流檢測功能的集成智能鎖電機驅動器

本文將一個集成電路 (IC) 設計配置項目描述為具有動態過流檢測功能的集成智能鎖電機驅動器，可適應不同的電源電壓和負載。

目前，大多數智能鎖使用電池供電。電池壽命通常約為六 (6) 個月，最長可達一年。這段時間的長短取決于所使用的無線技術（Wi-Fi、藍牙、ZigBee）以及門鎖和解鎖的頻率。?

正如設計示例中所部署的，電機由四節 AA 電池供電。

智能鎖制造商使用不同的機制來檢測門閂打開或關閉的完成：限位開關、固定在軸上的加速度計、霍爾傳感器和設置在齒輪上的磁鐵等。它們都需要相關的外部組件以及電機驅動器我知道了。

鎖舌位置檢測方案之一是測量電機電流，并在鎖舌鎖定時關閉電機，同時電機電流增加到定義的閾值（見圖 1）。這種方法不需要額外的組件。然而，門檻必須相對于特定的電源電壓來確定，通常是充滿電的電池。

圖 1：電機電流波形

該設計的一項改進是測量每個電機的均方根 (RMS) 電流并設置不同的電流水平以補償對比電池電壓（見圖 2）。本文介紹了如何?為這種設計方法配置?高電壓 GreenPAK? IC。

圖 2：帶補償的電機電流波形

建設運營原則

一、操作原理

設計的行為分為三個部分，如圖 3 所示：

電機堵轉檢查：如果電機啟動100ms后電機電流過高，驅動器關閉機構，測量電機電流。

電流電平設置：電流 CMP Vref 取決于電機電流（設置為高于測量值）。

過流等待：如果在此期間電機電流高于所選值，則電機將關閉。

圖 3：設計操作

2. HV GreenPAK 設計

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圖 4：HV GreenPAK 設計

當前 CMP 的 RegFile 用于測量電機電流。有 16 個值，它們從高到低切換（見圖 5）。

圖 5：RegFile 數據

250 ms 后，寄存器文件切換兩個值以設置新的電流水平，如圖 6 所示。當電機電流增加到這個新的電流水平時，該機制將關閉（見圖 7）。

圖 6：RegFile 使用

圖 7：電機關閉操作

對于不同的電源電壓和負載，電機電流會有所不同。對于更高的電機電流，“電機關閉水平”將變得更高。

應用電路

圖 8：典型應用電路

PIN#2 電機開啟——上升沿開啟電機。

PIN#3 Motor Direction – 電機方向旋轉：HIGH – 正向旋轉，LOW – 反向旋轉。

VDD 范圍：2.3 V – 5.5 V。

VDD2 范圍：3.6 V – 6.0 V。

電機測試

表 1：電機參數

電源電壓為 6.0 V 時，電機啟動電流約為 2 A，200 mS 后降低至標稱值，具體取決于電源電壓（見圖 9-12）。

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圖 9：電機啟動電流波形，電源 3.6 V

圖 10：電機空載電流，電源 3.6 V

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圖 11：電機啟動電流波形，電源 6.0 V

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圖 12：電機空載電流，電源 6.0 V

設計操作波形

普通手術

電源：6.0 V。

電機 RMS 電流：170 mA。

電機關閉電流：620 mA。

圖 13：空載電機，電源 6.0 V

電源：3.6V。

電機 RMS 電流：127 mA。

電機關閉電流：460 mA。

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圖 14：空載電機，電源 3.6 V

電源：3.0V。

電機 RMS 電流：310 mA。

電機關閉電流：670 mA。

圖 15：負載電機，電源 3.0 V

啟動時電機堵轉

電機失速檢測時間為 100 毫秒。如果在啟動后 100 毫秒內電機電流較高，則發動機自動關閉。

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圖 16：電機停轉，電源 3.6 V – 6.0 V

結論

本文說明了一個使用高壓 GreenPAK 的具體示例。它描述了針對特定電機和電池組的集成電路定制。這是一個非常靈活的電機控制解決方案，使用可配置的內部邏輯，支持設計人員的偏好。電機驅動器在 GreenPAK 中的集成意味著整個電路適合于一個很小的物理空間。?

當電機電流或電源電壓發生變化時，設計人員可以定制電路。GreenPAK 還允許設計恒流和穩定電壓的電機驅動器，具有嵌入式保護功能，如過流、欠壓、過熱等。?

審核編輯：劉清