安森美汽车空调自动控制方案促进节能

　　空调是满足汽车舒适性要求不可或缺的配置，用作车内制冷、取暖、通风换气，而且舒适的驾乘环境也关乎行车安全。而自动空调比传统的手动空调更方便，可根据用户设定的温度自动检测和调节，让车内的温度和湿度处于设定范围之内。而且，自动空调还有助于节能减排，提升燃油经济性。

　　汽车空调典型的供电结构

　　一般来讲，汽车电压分为24 V系统和12 V系统：24 V电源可采用经大功率TVS（瞬态电压抑制器）），然后由低压降稳压器（LDO）转至5 V，同时为电机驱动器供电；也可采用经成本较高的DC-DC降压器降至12 V，然后由LDO转至5 V，同时为电机驱动器供电；12 V电源经LDO为单片机、传感器等元件供电，同时直接为直流/步进电机等电机驱动器供电。

　　

　　图1. 汽车空调典型的供电结构

　　如果采用24 V供电系统，需要考虑高耐压产品，同时兼顾热管理、电源能效和成本控制等问题；如果采用12 V供电系统，则需考虑成本、静态电流（Iq）及封装等因素。

　　安森美半导体为汽车空调系统提供丰富阵容的LDO，其中标准静态功耗系列（Iq >100 uA）如NCV4264-2、NCV4266-2，低静态功耗系列（Iq <100 uA）如NCV8501、NCV8502，非常低静态功耗系列（Iq <50 uA）如NCV8664、NCV8660，超低静态功耗系列（Iq <33 uA）如NCV8768、NCV8769，满足设计的不同需求。

　　安森美半导体还提供为传感器供电的电压跟随器NCV8184，具可调节的缓冲输出电压，密切匹配参考输入电压（精度达±3 mV）。该器件的输出电流能力为70 mA，静态电流仅为70 uA，当电流为50 mA时，典型压降仅为0.35 V，采用SOIC-8封装。

　　驱动

　　1. 风门执行器驱动

　　直流电机、单极性步进电机、双极性步进电机为汽车空调风门执行器的三种

　　典型结构。直流电机风门执行器中包括一个直流电机和一个位置传感器，需要一个完整的H桥（由2个高边开关和2个低边开关组成 ），来控制电机的正反转，通过内部自带的位置传感器，可以实时的监控风门的位置，实现闭环控制；单极性步进电机的控制只需要4路高边或者4路低边驱动，由于步进电机本身的特性，可以通过计数步进次数来知道风门的位置；双极性步进电机只需要两组线圈，其驱动需要2个H桥（由4个高边开关和4个低边开关组成）来控制两个线圈，与单极性步进电机类似，可以通过计数步进数来得知风门目前的位置。

　　

　　图2. 风门执行器电机结构及驱动类型

　　直流电机风门执行器的正常工作电流约100 mA，堵转电流小于450 mA，需要H桥驱动来改变运行方向，并提供故障诊断报告及足够的保护功能。安森美半导体的NCV77XX系列完全满足上述需求，能以正向、反向、制动及高阻抗状态工作。以六路半桥驱动器NCV7718为例，6路PMOS作为高边驱动，6路NMOS作为低边驱动，高低边在芯片内部连接，以H半桥作为输出，提供0.55 A持续驱动电流，内部集成续流二极管，导通电阻典型值和最大值分别为1 和2.25 ，通过16位SPI接口控制，低功耗（最大消耗电流仅为5 Ua ），提供驱动状态、低负载保护、过流、过温和温度警告等诊断报告，并集成一系列保护特性如过压/欠压保护、过流关断、过温保护等，采用SSOP-24/SSOP24-EP封装。另外，根据不同的输出需求，可选择安森美半导体的8路半桥驱动器NCV7719或10路半桥驱动器NCV7720。安森美半导体还提供带独立诊断功能的6路半桥驱动器NCV7728，该器件峰值电流为0.55 A，导通电阻典型值和最大值分别为1 和2，接口兼容3.3 V/5 V单片机，在睡眠模式下提供超低静态功耗，通过16位SPI接口控制（波特率为5 MHz，兼容菊花链通信），集成续流保护、过流保护、开路检测、过热关断及过温报警等保护特性。

　　

　　图3. 带独立诊断功能的6路半桥驱动器NCV7728典型应用示例

　　步进电机风门执行器中，每个电机需要4路驱动，最大工作电流小于300 mA，可直接控制或通过LIN总线远程控制。安森美半导体用于汽车空调的单极性步进电机驱动器有NCV7608和NCV7240。NCV7608是8路高低边可配置驱动器，每通道可提供350 mA驱动电流，提供完善的保护功能，采用SOIC28封装，通过AEC-Q101认证；NCV7420是8路低边驱动器，每通道可提供600 mA驱动电流，通过16位SPI接口控制，提供开路诊断、过载保护、过温保护等完善的诊断和保护功能，采用SSOP24封装，通过AEC-Q100认证。安森美半导体用于汽车空调的双极性步进电机驱动器有AMIS30730和NCV70501，这两款器件的驱动电流均为300 mA。AMIS30730采用LIN接口，内含MCU、ROM、RAM和EEPROM；而NCV70501采用SPI接口。