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AN-CM-298智能锁电机驱动器,电池放电补偿

内容

术语和定义

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

参考

对于相关的文件和软件,请访问:

https://www.dialog-seminile.com/configurable-mixed-signal.

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作者:Petro Zhuk

介绍

大多数智能锁使用电池供电,电池寿命通常为6个月至1年。这次取决于所使用的无线技术(Wi-Fi,蓝牙,ZigBee),以及门锁定和解锁的频率。在许多情况下,电机由四个AA电池供电,也用于该设计示例。

智能锁定制造商使用不同的机制来检测锁定打开/关闭的完成:限位开关,固定在轴上固定在齿轮上的加速度计,固定在齿轮上的磁体等。所有这些都需要相关的外部部件以及电机驱动器IC。。

其中一个锁定位置检测方案正在测量电动机电流,当止锁锁时关闭电动机,同时电机电流增加到定义的阈值,请参阅图1。此方法不需要特殊的额外组件。但是,必须相对于特定电源电压设定阈值,通常是完全充电的电池。

图1:电机电流波形

对设计的改进是测量每个电机的RMS电流,并设置不同的电流电平以补偿不同的电池电压,请参阅图2.。本应用笔记介绍如何为这种设计方法配置高压GreenPak IC。

图2:电机电流波形,具有补偿

建设与运营原则

操作原理

设计的行为可以分为三个部分,见图3.

电机摊位检查:如果在启动电机100毫秒后电机电流过高,则驱动器关闭电机。此外,此时测量电动机电流。

电流级别设置:根据电机电流(设置高于测量值)设置电流CMP VREF。

过流等待:如果在此期间电机电流变高于所选值,则将关闭电机。

图3:设计操作

HV GreenPak设计

p100#yis1
图4:HV GreenPak设计

用于电流CMP的Regfile用于测量电机电流。有16个值,从较高到更低,看图5.

p103#yis1
图5:Regfile数据

在250 ms后,寄存器文件由两个值切换到设置新的当前级别,如图所示图6.。当电机电流增加到此新电流水平时,电机将关闭,看到图7.

图6:Regfile使用
图7:电机关闭操作

对于不同的电源电压和负载,电机电流将不同。对于更高的电机电流“电机关闭水平”将变高。

应用电路

图8:典型应用电路

PIN#2电机上升沿开启电机。

PIN#3电机方向 - 电机方向旋转:高前旋转,低反向旋转。

VDD范围:2.3 V - 5.5 V.

VDD2范围:3.6 V - 6.0 V.

电机测试

表1:电机参数
弯曲抵抗
绕组电感
无负载RMS电流
电源6.0 V
电源3.6 V
欧姆
1.6
730.
170.
130.

电动机启动电流为电源6.0 V,200ms降低到标称值,这取决于电源电压。看图9.通过图12.

p146#yis1
图9:电机启动电流波形,电源3.6 V
p149#yis1
图10:电机无负载电流,电源3.6 V
p152#yis1
图11:电机启动电流波形,电源6.0 V.
p155#yis1
图12:电机无负载电流,电源6.0 V

设计操作波形

普通手术

电源:6.0 V.

电机RMS电流:170 mA。

电机关闭电流:620 mA。

p171#yis1
图13:无负载电机,电源6.0 V.

电源:3.6 V.

电机RMS电流:127 mA。

电机关闭电流:460 mA。

p177#yis1
图14:无负载电机,电源3.6 V

电源:3.0 V.

电机RMS电流:310 mA。

电机关闭电流:670 mA。

p183#yis1
图15:负载电机,电源3.0 V.

在开始时停滞不前电机

电机失速检测时间为100毫秒。如果启动后电机电流高100毫秒,电机将自动关闭电机。

p187#yis1.
图16:停滞电机,电源3.6 V - 6.0 V.

结论

本应用笔记描述了高压GreenPak的一个具体示例,以及如何为特定电机和电池设置定制。使用可配置的内部逻辑支持支持设计器首选项是一种非常灵活和简单的解决方案。电机驱动器在GreenPak中的集成表示整个电路适合在非常小的物理空间内。

设计者可以根据电机电流或电源电压改变时定制电路。GreenPak还允许设计具有嵌入式保护功能的恒流和恒压电机驱动器,如过电流,欠压,过热等。