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AN-CM-296智能锁电机驱动器,具有电压调节

内容

术语和定义

直流直流电
PWM.脉冲宽度调制
CMP.比较器
CCMP当前比较器
MCU.微控制器单元
高压高压
GPO通用输出

参考

对于相关的文件和软件,请访问:

//www.xmece.com/configurable-mixed-signal

下载我们的免费GreenPAK设计师软件[1]以打开。gp文件[2],并查看所提出的电路设计。使用GreenPAK开发工具(3.可以在几分钟内将设计冻结到您自己定制的集成电路中。yabo国际娱乐Dialog Semiconductor提供完整的申请资料库[4],包括设计实例,以及对Dialog IC的功能和模块的解释。

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作者:Petro Zhuk

介绍

许多智能锁使用额外的机械或电子元件来确定门栓是开启还是关闭。它可能是简单的开关,或带有磁铁的霍尔传感器,或编码器。本应用程序说明中的设计不需要任何这样的额外组件。通过电机电流感应,当门栓达到开启或关闭状态时,电机驱动器关闭电机。

许多智能锁使用四个AA电池供电源。在这种情况下,电源电压从6.5 V(带电电池,1.63 V)减小到3.6V(排出电池,0.9V),电机以6 V和3.6 V的不同速度旋转。此外,电压较高烧掉电机。

在本申请说明中,使用电压调节。电机由PWM控制。当电池充满电时,PWM占空比约为50%,电池放电时增加,因此调节电压保持不变。

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图1所示。电动机
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图2。硬件连接图

建设与运营原则

该典型的应用电路仅需要一个外部组件 - 电流检测电阻。

图3.典型应用电路

该设计有一个用于驱动器控制的输入,另一个用于故障监视器:

PIN#2 -用于关闭/打开智能锁门栓的按钮。

PIN#14 -错误输出。当关闭时间小于1秒(不能关闭智能锁)时,输出为高。

一般框图显示在图4。

图4.框图

正常操作

智能锁通过PIN2上的下降边打开,通过上升边关闭。

在前150ms期间,内部电路忽略了CCMP0信号,因为在此期间电动机的起始电流高于正常操作。之后,在正常操作期间,如果电机电流增加到290 mA,则电机关闭。

图5。正常操作

PIN2的上升边缘打开电机。PWM占空比随电源电压的变化而变化。例如,在6V时,占空比值为50%。当电池放电到3.6 V时,PWM占空比增加到约83%。这种行为提供了一个恒定水平的电机供电电压3v(调节值),见图6

图6.电压调节

操作过程中控制信号的改变

此外,这种设计允许在开启或关闭过程中改变门栓方向。当用户改变主意,想要在按下关闭按钮后开门时,这是很有用的图7

图7。操作时更换控制信号

错误关闭

错误输出可用于检测门无法关闭的事件。在我们的情况下,关闭时间等于1秒,可以在宽范围内更改。

当关闭时间小于1秒时,误差输出变高。它将在PIN2处的下一个下降沿后重置。

图8。错误关闭

电机参数测量

需要测量两个参数来调整和控制我们设计中使用的电路:电机启动时间和电机电流消耗。

电机启动时间约为100ms。

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图9.电机启动电流,3 V电源

有很多噪音,我们的电路将在需要的地方提供过滤。在3v电源下,电机最大电流消耗为310ma。均方根电流约为208毫安。

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图10.电机正常操作电流,3 V电源

GreenPAK设计

P133 # yIS1
图11.设计视图

电压调整

通过使用PWM和Diff.amp和Integrator块来完成电压调节。Diff.amp&Integrator VREF将内部分开4:

Vref = Vdesired*Gain = 3 V * 0.25 = 0.75 V

地点:

VDISIFID - 电机电源的所需恒定电压;

增益 - 内部Diff.AMP和Integrator Gain是恒定的 - 0.25。

那么与Vreg列表最接近的值是0.768 V。

Diff.AMP和积分器输出连接到PWM块以增加和降低占空比的占空比。电池充满电时,电池排出时,PWM占空比为50%,超过80%。

应用合为一体# yIS1
图12。电压调整

过流检测

过流检测在延迟后开始(由DLY1选择),因为当电机启动时,有一个电流尖峰,见图9.之后,当电阻R1的压降高于CCMP0 Vref值时,电机自动关闭。DLY3块用于过滤电机运行引起的尖峰和噪声。

CCMP0 Vref值由下一个方程定义:

Vref = ipeak * rsense * gain = 0.3 a * 0.11欧姆* 8 = 0.264 V

地点:

iPeak - 峰值电机电流正常操作,见图10

RSENSE - SENSE电阻值;

增益-电流CMP增益,可由寄存器8或4选择。

最近的值为256 mV和288 mV。选择的值为256 MV,加速电机失速检测并降低电池放电。

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图13。过流检测

错误检测

一个错误意味着智能锁不能关闭门栓,因为它被一些障碍停止了,门不能完全关闭。在这种情况下,电机启动到自动关闭的时间会比正常运行时短。Error Out可以检测到这种情况。当关闭时间小于DLY2中选择的值时,则为HIGH。

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图14。错误检测

波形

电压调整

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图15. PWM占空比50%在6 V电源
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图16. PWM占空比82%在3.6 V电源

自动关机电机

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图17。6 V电源,电流递增关闭电机
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图18.电流随着电流增加,3.6 V电源关闭电机

结论

应用笔记介绍如何配置SLG47105 IC以控制刷式直流电机。嵌入SLG47105,“具有集成器和比较器”宏小区的“差分放大器”用于电动机电压调节。它用于驱动具有低于电源电压的标称电压的电动机。此外,“当前比较器”宏小区用于当达到电流阈值时自动关闭电动机。

电机控制逻辑可根据用户的具体要求定制。同时,这种设计也可以用于高功率电机,额定电流可达2a。在这种情况下,HV GPOs应该按照数据表并行连接