安森美半导体的汽车空调自动控制方案促进节能

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来源：互联网
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2017-04-11
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　　智能家居是当今物联网浪潮下一个重要的市场增长点。据科尔尼管理咨询公司在2017年1月最新发布的报告中预计，到2030年，亚洲市场销售额将超过1150亿美元，中国或将在2020年前成为亚洲最大的智能家居市场。电子发烧友主办的【第六届智能家居技术创新研讨会】，将邀请业界知名的解决方案专家来为大家排忧解难，计划邀请的主题嘉宾包括：和而泰智能董事长刘建伟、芯海科技副总裁郑爱国、广东汇泰龙科技董事长陈鸿填、微软战略顾问管震、深圳易联智能CEO李学勇、上海声瀚科技COO陈虹道、上海飞乐音响CTO童敏。

　　随着USB PD 3.0协议的重要更新，加上谷歌在最新的Android 7.0 OEM规范中强调：快充技术必须支持USB PD，可以说是为USB PD快充从硬件和软件层面上了道“双保险”。而Type-C作为未来USB协议的标准接口，必将成为各大连接器和电源厂商的主要进攻方向，从快速增长的市场需求即可看出其火爆程度，2016年，光USB Type-C连接线全球一年的市场规模便达到了130亿美元，新的变革将给连接器及快充产业带来巨大的机遇。为进一步推动Type-C及快速充电产业的发展，电子发烧友网将在4月21日深圳举办【Type-C&快速充电技术应用论坛】，邀请知名芯片、连接器和方案等领域专家深入研讨行业热点，全面分析需求，推动快速充电技术及Type-C标准化进程。

　　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。

　　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，通过内部自带的传感器，可以实时的风门的，实现闭环控制；单极性步进电机的控制只需要4高边或者4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；双极性步进电机只需要两组线个低边开关组成）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。

　　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功能。安森美半导体的NCV77系列完全满足上述需求，能以正向、反向、制动及高状态工作。以六半桥驱动器NCV7718为例，6PMOS作为高边驱动，6NMOS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、过流、过温和温度等诊断报告，并集成一系列特性如过压/欠压、过流关断、过温等，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半桥驱动器NCV7719或10半桥驱动器NCV7720。安森美半导体还提供带诊断功能的6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、过流、开检测、过热关断及过温报警等特性。

　　步进电机风门执行器中，每个电机需要4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，提供完善的功能，采用SOIC28封装，通过AEC-Q101认证；NCV7420是8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，提供开诊断、过载、过温等完善的诊断和功能，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。

　　SmartFET用于外部负载（例如在中央电器盒中的继电器）的控制，可用作高边或低边驱动，这些驱动自身需要额外的功能如短、热关断、过压、逻辑电平控制和ESD等。安森美半导体的NCV8452是一款高边SmartFET，该器件的导通电阻为200 m，过压等级为41 V，输出电流值为1 A，集成了丰富的特性，如短、过载、过温关断及自动重启、内部钳位二极管过压、ESD及逻辑电平控制等，结温-40~150 ℃。安森美半导体用作高/低边智能驱动的器件还有NCV8440、NCV8450、NCV8401/2/3/5/6，提供不同的钳位电压、导通电阻、输出电流等参数。

　　鼓风机分为两大类：有刷直流电机和无刷直流电机（BLDC）。有刷直流电机最大工作电流为30 A，采用PWM控制，含功率MOSFET；而BLDC电机需要用到预驱动器、功率MOSFET。安森美半导体提供如表1所示的用于有刷直流电机和BLDC驱动的N沟道功率MOSFET，以及用于BLDC电机的三相预驱动器，如LV8907UW及MC33033/5等。为帮助工程师简化设计、节省空间，安森美半导体还提供集成预驱动器和功率MOSFET的智能功率模块STK984-系列，内部集成电机驱动算、6个MOSFET及驱动电，通过PWM或电压调速，提供OTP寄存器用于电机参数配置，支持模块化进行无PCB设计，并集成过流、过温、过压/欠压等完善的特性。

　　安森美半导体的恒流稳流器（CCR）用于驱动汽车空调系统中的LED，这类器件内置LED热，可替代低成本LDO，降低系统成本，由于没有EMI（电磁干扰），适用于低噪声系统，在宽输入电压范围内提供恒定电流，可由于电压波动引起的LED亮度变化。该系列器件包括两端固定输出版本及三端可调节输出版本，如NSI50010YT1G、NSI45015WT1G、NSI45020T1G、NSI45020AT1G及NSI45020JZT1G等。

　　LIN/CAN总线用于实现汽车中的分布式电子系统控制。针对这类应用，安森美半导体提供LIN/CAN收发器，如NCV7321、NCV7342，这些器件都符合IEC61000-4-2标准，其中NCV7342的系统ESD能力高于15 kV，短电流不超过100 mA，提供优异的电磁兼容（EMC）性能，甚至无需共模扼流圈。

　　系统基础芯片（SBC）是指集成车载网络（如LIN、CAN、FLEXRAY）、电源（如线性稳压器、DC-DC稳压器）、（如看门狗、SPI、状态、中断），以及I/O（如高边、低边、LED等）的系统化芯片方案。安森美半导体用于汽车空调的 SBC如NCV7420/5/8，是集成LDO的LIN收发器，输出电流分别为50 mA、150 mA、70 mA。