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针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

Dialog半导体公司 来源:Dialog半导体公司 作者:Dialog半导体公司 2021-11-20 15:44 次阅读

本文介绍了一个具有动态过流检测功能的智能门锁电机驱动集成电路(IC)设计方案,该设计可支持不同的电源电压和负载。

目前,大多数智能门锁使用电池供电。电池使用寿命通常约为6个月,最长可达一年。电池使用寿命的长短取决于所使用的无线技术(Wi-Fi蓝牙ZigBee)以及门锁开和关的频率。

本设计示例中的电机采用四节AA电池供电。

智能门锁制造商使用不同的方式来检测锁舌打开或关闭的完成状态:限位开关、固定在轴上的加速度计、霍尔传感器和齿轮上的磁铁组等。它们都需要相应的外部组件和电机驱动IC。

锁舌位置检测方案之一是测量电机电流,当锁舌锁定时关闭电机,同时电机电流也上升到定义的阈值(见图1)。这种方法不需要额外的组件。不过,门限值必须根据相对应的特定的电源电压来确定,通常是满电状态的电池电压。

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图1:电机电流波形

该设计的一项改进之处是测量每个电机的均方根(RMS)电流,并设置不同的电流阈值用以补偿不同电池电压(参见图2)。本文介绍了如何为这种设计方案配置高压GreenPAK IC的内部逻辑资源。

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图2:带补偿的电机电流波形

配置及运行原则

1.运行原则

该设计分为三个部分,如图3所示:

电机堵转检测:如果电机启动100 ms后电机电流过高,电机驱控芯片关闭其内部机制,并测量修正电机电流。

电流保护阈值设置:电流CMP的Vref(GreenPAK IC的内部逻辑资源)取决于电机工作电流(设置为高于测量值)。

过流等待:如果在此期间电机工作电流高于所选值,则电机将被关闭。

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图3:设计运行

2. HV GreenPAK内部资源配置/设计

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图4:HV GreenPAK设计

使用了当前CMP的寄存器文件(RegFile)来测量电机电流。有16个值,它们从高到低切换(见图 5)。

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图5:寄存器文件(RegFile)数据

250 ms后,寄存器文件会向上切换两个值(比如在250 ms之前达到Byte8的值,在250 ms后会切换到Byte10的值)以设置新的电流阈值,如图6所示。当电机电流增加到这个新的电流阈值时,该机制将关闭(见图7)。

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图6:寄存器文件使用

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图7:电机关闭过程

对于不同的电源电压和负载,电机电流会有所不同。对于更高的电机电流,“电机关闭保护电流水平”将会变得更高。

应用电路

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图8:典型的应用电路

PIN#2电机ON —》 上升沿打开电机

PIN#3电机方向 —》 电机旋转方向:HIGH —》 正向旋转,LOW —》 反向旋转

VDD范围:2.3 V – 5.5 V

VDD2范围:3.6 V – 6.0 V

电机测试

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

表1:电机参数

电源电压为6.0 V时,电机启动电流峰值约为2A,200 ms后降低至标称值,具体值取决于电源电压(见图9-12)。

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图9:电机启动电流波形,电源电压3.6 V

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图10:电机空载电流,电源电压3.6 V

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图11:电机启动电流波形,电源电压6.0 V

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图12:电机空载电流,电源电压6.0 V

设计运行波形

正常运行

电源电压:6.0 V

电机均方根(RMS)电流:170 mA

电机关闭保护电流:620 mA

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图13:空载电机,电源电压6.0 V

电源电压:3.6 V

电机均方根(RMS)电流:127 mA

电机关闭保护电流:460 mA

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图14:空载电机,电源电压3.6 V

电源电压:3.0 V

电机均方根(RMS)电流:310 mA

电机关闭保护电流:670 mA

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图15:负载电机,电源电压3.0 V

启动时电机堵转

电机堵转检测时间为100 ms。如果在启动后100 ms内电机电流较高,则电机驱动将自动关闭。

针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计示例

图16:停转的电机,电源电压3.6 V – 6.0 V

总结

本文介绍了一个如何使用Dialog高压GreenPAK芯片的具体示例,阐述了针对特定电机和电池组的集成电路的定制设计。这是一项非常灵活的电机控制和驱动解决方案,使用了可配置的内部逻辑,支持设计人员的偏好。在GreenPAK芯片中集成了电机驱动意味着整个电路可以装入一个很小的物理空间。

当电机电流或电源电压发生变化时,设计人员可以对电路进行定制。GreenPAK芯片还可以用来设计恒流和恒压的电机驱控方案,并具有嵌入式保护功能,如过流、欠压、过温保护等。

原文标题:具有动态过流检测功能的智能门锁电机驱动IC设计方案

文章出处:【微信公众号:Dialog半导体公司】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
责任编辑:pj

原文标题:具有动态过流检测功能的智能门锁电机驱动IC设计方案

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    175高速D型触发器带互补输出,采用先进硅栅极CMOS技术达到标准CMOS集成电路的高抗干扰度和低功耗以及驱动10个LS-TTL负载的能力.MM74HC175 D输入信息在时钟脉冲的正向转换边沿被传输至Q和Q#输出。每个触发器都由外部提供原码和补充输入。所有四个触发器都由一个共用时钟和一个共用CLEAR控制。清零由CLEAR输入的一个负脉冲完成。所有四个Q输出被清零至逻辑“0”,所有四个Q#输出设为逻辑“1”.74HC逻辑系列的功能和引脚分配与标准74LS逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延迟:15 ns 宽工作电压范围:2-6V 低输入电流:1μA,最大值 低静态电源电流:80μA,最大值(74HC) 高输出驱动电流:4 mA最小值(74HC) 应用 此产品是一般的用法,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 08-01 22:02 374次 阅读

    MM74HC574 3态八通道d型边沿触发式触发器

    574高速八通道D型触发器采用先进的硅栅极P井CMOS技术。它们具有标准CMOS集成电路的高抗扰度和低功耗特点,可以驱动15个LS-TTL负载。由于具有大输出驱动能力和3态功能,这些器件非常适合与总线组织系统中的总线线路接口.D输入端符合设置和保持时间要求的数据在时钟(CK)输入的正向转换期间传输到Q输出。当高逻辑电平应用于OUTPUT CONTROL(输出控制)输入端时,所有输出端进入高阻抗状态,不管其他输入端存在什么信号,也不管存储元件的状态如何。 74HC逻辑系列在速度,功能和引脚排列上与标准74LS逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延:18 ns 宽工作电压范围2V-6V 低输入电流:1μA,最大值 低静态电流:80μA,最大值 兼容总线导向系统 输出驱动能力:15 LS-TTL负载 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用程序。 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 08-01 22:02 375次 阅读

    MM74HC74A 带预设和清零功能的双通道d型触发器

    74A利用先进的硅栅极CMOS技术实现了与LS-TTL等效部件相似的操作速度。它具有标准CMOS集成电路的高抗噪能力和低功耗特点,可以驱动10个LS-TTL负载。该触发器具有独立的数据,预设,清零和时钟输入以及Q和Q#输出。数据输入上的逻辑电平在时钟脉冲正向转换期间被传输到输出。预设和清零与742C逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延迟:20 ns 宽电源范围:2-6V 低静态电流:40μA,最大值(74HC系列) 低输入电流: 1μA,最大值 10 LS-TTL负载的高扇出 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 08-01 22:02 354次 阅读

    MM74HC374 3态八通道d型边沿触发式触发器

    574高速八通道D型触发器采用先进的硅栅极P井CMOS技术。它们具有标准CMOS集成电路的高抗扰度和低功耗特点,可以驱动15个LS-TTL负载。由于具有大输出驱动能力和3态功能,这些器件非常适合与总线组织系统中的总线线路接口。在这里(CK)输入的正向转换过程中,D输入端的数据(符合设置和保持时间的要求)被传输到Q输出端。当高逻辑电平应用于OUTPUT CONTROL(输出控制)输入端时,所有输出端进入高阻抗状态,不管其他输入端存在什么信号,也不管74储逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延迟:20 ns 宽工作电压范围2-6V 低输入电流:1μA,最大值 低静态电流:80μA,最大值 兼容总线导向系统 输出驱动能力:15 LS-TTL负载 应用 此产品是一般用法,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 08-01 22:02 393次 阅读

    LV8827LFQA 三相PWM无刷电机驱动器

    LFQA是一款专为3相无刷电机设计的PWM型驱动器IC。可以通过从外部输入PWM脉冲并改变Duty来控制旋转速度。 IC集成了一个锁存型约束保护电路。 特性 IO max = 1.5A(内置输出Tr) 使用直接PWM输入进行速度控制和同步整流(支持3.3V输入) 1-Hall FG输出 锁存类型约束保护电路(锁存器由S / S和F / R释放。) 正向/反向开关电路,霍尔偏置引脚 省电电路(停止模式下的省电模式) 限流电路,低压保护电路,过热保护电路 电荷泵电路,5V稳压器输出。 启动/停止电路(电机停止时短路制动) 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 23:02 315次 阅读

    LV8139JA 正弦波PWM驱动 预驱动IC 用于无刷电机驱动

    JA是一款专为三相无刷电机设计的PWM系统预驱动器IC。该IC采用高效正弦波PWM驱动方式,可降低电机驱动噪声。它集成了全套保护电路,通过与STK611或STK5C4系列中的混合IC相结合,可以减少所使用的元件数量,并实现高水平的可靠性。此外,其省电模式使待机模式下的功耗降至零。该IC最适合驱动各种大型电机,例如空调和热水器中使用的电机。 特性 三相双极驱动器 正弦波PWM驱动器 驱动相位设置功能(设置0-58°32步:有一个对应CTL引脚输入的调整功能) 支持省电模式(CTL引脚电压为0.95V(典型值)或更低时的省电模式; ICC = 0mA,HB引脚关闭) 支持bootstrap 自动恢复类型约束保护电路 正向/反向开关电路,霍尔偏置引脚 限流电路,低压保护电路和热关断保护电路t FG1和FG3输出(360度电角度/ 1脉冲和3个脉冲) 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 23:02 253次 阅读

    LV8104V 电机预驱动器 无刷 三相

    V是一款预驱动器IC,专为三相无刷电机的变速控制而设计。其集成电荷泵满足上下N沟道栅极驱动要求。通过使用直接PWM驱动和同步整流实现高效率操作。 特性 用于产生上侧栅极驱动电压的集成电荷泵 速度鉴别器和PLL速度控制系统 使用同步整流的高效率 5.0 V稳压器输出 应用 终端产品 计算&外围设备 多功能打印机 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 23:02 106次 阅读

    LV8105W 用于变速控制的三相无刷电机预驱动器

    W是一款预驱动IC,专为三相无刷电机的变速控制而设计。它可用于使用内置电荷泵电路实现高端和低端输出N沟道功率FET驱动电路。通过使用低噪声PWM驱动和同步整流系统可实现高效驱动。 特性 速度鉴别器和PLL速度控制系统 集成VCO 速度锁定检测输出 霍尔偏置开关 制动电路 集成电流限制和锁定保护电路 应用 终端产品 计算与计算外围设备 多功能打印机 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 23:02 1145次 阅读
    LV8105W 用于变速控制的三相无刷电机预驱动器

    NCV7726 12通道半桥驱动器

    6是一款12通道半桥驱动器,具有专为汽车和工业运动控制应用而设计的保护功能。该产品具有独立的控制和诊断功能,驱动器可在正向,反向,制动和高阻状态下运行。该器件通过16位SPI接口控制,并且与菊花链兼容。 特性 低静态电流休眠模式 半桥连接高端&低侧驱动器配置 集成高低侧续流保护 0.5 A峰值电流 RDS(on)=0.85Ω(典型值) 5 MHz SPI控制 符合5 V和3.3 V系统 欠压&过压锁定 全局故障报告 过流保护 过温保护 低侧欠载检测 菊花链兼容多个8位器件 16位帧检测 应用 汽车 工业 暖通空调应用的直流电机管理 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 22:02 372次 阅读

    NCV7726B 12通道半桥驱动器

    6B是一款12通道半桥驱动器,具有专为汽车和工业运动控制应用而设计的保护功能。该产品具有独立的控制和诊断功能,驱动器可在正向,反向,制动和高阻状态下运行。该器件通过16位SPI接口控制,并且与菊花链兼容。 特性 低静态电流休眠模式 半桥连接高端&低侧驱动器配置 集成高低侧续流保护 0.5 A峰值电流 RDS(on)=0.85Ω(典型值) 5 MHz SPI控制 符合5 V和3.3 V系统 欠压&过压锁定 每通道故障报告 过流保护 过温保护 高侧和低侧欠载检测 菊花链兼容多个8位器件 16位帧检测 应用 汽车 工业 暖通空调应用的直流电机管理 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 22:02 369次 阅读

    NCV7812 线性稳压器 1 A 12 V.

    线性稳压器是单片集成电路,设计用作固定电压调节器,适用于各种应用,包括本地,卡上调节。这些稳压器采用内部限流,热关断和安全区域补偿。通过充分的散热,它们可以提供超过1.0 A的输出电流。虽然主要设计为固定电压调节器,但这些器件可以与外部元件一起使用,以获得可调电压和电流。 特性 输出电流超过1.0 A 无需外部元件 内部热过载保护 内部短路电流限制 输出晶体管安全区域补偿 输出电压提供1.5%,2%和4%容差 无铅封装可用 应用 可用于Surface Mount D 2 PAK和Standard 3 -Lead Transistor Packages 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 16:02 262次 阅读
    NCV7812 线性稳压器 1 A 12 V.

    MC33160 线性稳压器 100 mA 5 V 监控电路

    0系列是一种线性稳压器和监控电路,包含许多基于微处理器的系统所需的监控功能。它专为设备和工业应用而设计,为设计人员提供了经济高效的解决方案,只需极少的外部组件。这些集成电路具有5.0 V / 100 mA稳压器,具有短路电流限制,固定输出2.6 V带隙基准,低电压复位比较器,带可编程迟滞的电源警告比较器,以及非专用比较器,非常适合微处理器线路同步。 其他功能包括用于低待机电流的芯片禁用输入和用于过温保护的内部热关断。 这些线性稳压器采用16引脚双列直插式热片封装,可提高导热性。 特性 5.0 V稳压器输出电流超过100 mA 内部短路电流限制 固定2.6 V参考 低压复位比较器 具有可编程迟滞的电源警告比较器 未提交的比较器 低待机当前 内部热关断保护 加热标签电源包 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 06:02 212次 阅读
    MC33160 线性稳压器 100 mA 5 V 监控电路

    NCV896530 双输出降压转换器 低电压 2.1 MHz

    530双路降压DC-DC转换器是一款单片集成电路,专用于下游电压轨的汽车驾驶员信息系统。两个通道均可在0.9 V至3.3 V范围内进行外部调节,并可提供高达1600 mA的电流。转换器的工作频率为2.1 MHz,高于敏感的AM频段,并且相位差180°,以减少轨道上的大量电流需求。同步整流提高了系统效率。 NCV896530提供汽车电源系统的其他功能,如集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。该器件还可以与2.1 MHz范围内的外部时钟信号同步。 NCV896530采用节省空间的3 x 3 mm 10引脚DFN封装。 特性 优势 同步整改 效率更高 2.1 MHz开关频率 电感更小,没有AM频段发射 热限制和短路保护 故障保护 2输出为180°异相 降低输入纹波 内部MOSFET 降低成本和解决方案规模 应用 音频 资讯娱乐t 仪器 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 05:02 254次 阅读

    NCP1532 降压转换器 DC-DC 双通道 低Iq 高效率 2.25 MHz 1.6 A.

    2双级降压DCDC转换器是一款单片集成电路,专用于为采用1节锂离子电池或3节碱性/镍镉/镍氢电池供电的便携式应用提供新型多媒体设计的核心和I / O电压。两个通道均可在0.9V至3.3V之间进行外部调节,每个通道可提供高达1.6A的电流,最大电流为1.0A。转换器以2.25MHz的开关频率运行,通过允许使用小电感(低至1uH)和电容器并以180度异相工作来减小元件尺寸,从而减少电池的大量电流需求。自动切换PWM / PFM模式和同步整流可提高系统效率。该器件还可以工作在固定频率PWM模式,适用于需要低纹波和良好负载瞬变的低噪声应用。其他功能包括集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。该器件还可以与2.25 MHz范围内的外部时钟信号同步。 NCP1532采用节省空间的超薄型3x3 x 0.55 mm 10引脚uDFN封装。 特性 优势 97%效率,50uA静态电流,0.3 uA关断电流 延长电池寿命和'播放时间' 2.25MHz开关频率 允许使用更小的电感和电容 模式引脚操作:仅在轻载或PWM模式下自动切换PWM / PFM模式 允许用户在轻载或低噪声和纹波性能之间选择低功耗 可调输出电压0.9V至3.3V 复位输出引脚...
    发表于 07-30 03:02 319次 阅读
    NCP1532 降压转换器 DC-DC 双通道 低Iq 高效率 2.25 MHz 1.6 A.

    NCP1522B 降压转换器 DC-DC 3 MHz 600 mA

    2B降压型DC-DC转换器是一款单片集成电路,针对便携式应用进行了优化,采用单节锂离子电池或三节碱性/镍镉/镍氢电池供电。该器件采用0.9 V至3.3 V的可调输出电压,可提供高达600 mA的电流。它使用同步整流来提高效率并减少外部部件数量。该器件还内置3 MHz(标称)振荡器,通过允许更小的电感器和电容器来减小元件尺寸。自动切换PWM / PFM模式可提高系统效率。其他功能包括集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。 NCP1522B采用节省空间的薄型TSOP5和UDFN6封装。 特性 优势 94%效率,50 uA静态电流,0.3 uA关断电流 延长电池寿命和'播放时间' 3.0 MHz开关频率 允许使用更小的电感(低至1uH)和电容 轻负载条件下PWM和PFM模式之间的自动切换 轻载时的低功耗 可调输出电压0.9V至3.3V 应用 终端产品 电源f或应用处理器 核心电压低的处理器电源 智能手机手机和掌上电脑 MP3播放器和便携式音频系统 数码相机和摄像机 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 02:02 306次 阅读

    NCP1529 降压转换器 DC-DC 高效率 可调节输出电压 低纹波 1.7 MHz 1 A.

    9降压型DC-DC转换器是一款单片集成电路,适用于由一节锂离子电池或三节碱性/镍镉/镍氢电池供电的便携式应用。该器件可在外部可调范围为0.9 V至3.9 V或固定为1.2 V或1.35 V的输出范围内提供高达1.0 A的电流。它使用同步整流来提高效率并减少外部元件数量。该器件还内置1.7 MHz(标称)振荡器,通过允许使用小型电感器和电容器来减小元件尺寸。自动切换PWM / PFM模式可提高系统效率。 其他功能包括集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。 NCP1529采用节省空间的扁平2x2x0.5 mm UDFN6封装和TSOP-5封装。 特性 优势 96%效率,28 uA静态电流,0.3 uA关断电流 延长电池续航时间和'播放时间' 1.7 MHz开关频率 允许使用更小的电感和电容器 在轻负载条件下自动切换PWM和PFM模式 轻载时的低功耗 可调输出电压0.9V至3.9V 即使在PFM模式下,同类最佳低纹波 应用 终端产品 电池供电应用电源管理 核心电压低的处理器电源 USB供电设备 低压直流电源电源管理 手机,智能手机和掌上电脑 MP3播放器和便携式音频系统 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 02:02 866次 阅读
    NCP1529 降压转换器 DC-DC 高效率 可调节输出电压 低纹波 1.7 MHz 1 A.

    NCV2575 降压转换器 开关稳压器 可调输出电压 1.0 A.

    系列降压开关稳压器是单片集成电路,非常适合简单方便地设计降压型开关稳压器(降压转换器)。该系列的所有电路均能够以极佳的线路和负载调节驱动1.0 A负载。这些器件提供3.3 V,5.0 V,12 V,15 V的固定输出电压和可调输出版本。 此降压开关稳压器旨在最大限度地减少外部元件的数量,从而简化电源设计。标准系列电感器针对LM2575进行了优化,由多家不同的电感器制造商提供。 由于LM2575转换器是一种开关电源,与传统的三端线性稳压器相比,其效率要高得多,特别是在输入电压较高的情况下。在许多情况下,LM2575稳压器消耗的功率非常低,不需要散热器,也不会大幅降低其尺寸。 LM2575的特性包括在指定的输入电压和输出负载条件下保证4%的输出电压容差,以及振荡器频率的+/- 10%(0C至125C的+/- 2%)。包括外部关断,具有80 uA典型待机电流。输出开关包括逐周期电流限制,以及在故障条件下进行全保护的热关断。 特性 3.3 V,5.0 V,12 V ,15 V和可调输出版本 可调版本输出电压范围为1.23 V至37 V +/- 4%最大线路和负载条件 保证1.0 A输出电流 宽输入电压范围:4.75 V至40 V 仅需要4个外部元件 ...
    发表于 07-30 01:02 440次 阅读