汽车暖通空调系统：阀门控制

采用L99MD0x系列产品驱动直流电机

相对于步进电机，直流电机成本更加低廉，是通风阀控制系统中最常用的控制电机。L99MD01和L99MD02两款产品都能用于驱动直流电机控制的通风阀定位系统。

在这两款产品中，L99MD01的功能和技术比较复杂，主要用于高端的汽车市场；该芯片整合了8个半桥电路，能够同时驱动4个直流电机或依次驱动7台直流电机，如图3和图4所示。

图3- L99MD01同时驱动4台直流电机

图4- L99MD01依次驱动7台直流电机

L99MD02是一个精简版的L99MD01。该产品的基本结构包括一个6路半桥驱动器，没有外部升压转换器用SMPS模块，目标应用锁定在中档汽车空调系统市场。

L99MD02拥有L99MD01的保护功能与特性，但是，只能同时驱动3个直流电机或依次驱动6台直流电机，如图5所示。

图5- L99MD02依次驱动3台直流电机

如前文所述，在采用直流电机的空调系统内，通风阀的位置由安装在电机内的电位计来检测。

这个简单的解决方案需要每个电位计连接一条电源线，每个电位计还要连接发动机控制单元。 。

利用意法半导体的驱动器和脉动电流算法，可以实现先进的无传感器的通风阀位置检测机制，这种方法的好处是无需安装电位计及相关的连线，从而有助于降低系统总体成本。事实上，通过将电流监测引脚发送的信号用作外部高/低通滤波器的输入，可以从脉动电流软件处理程序中提取检测电机转数和通风阀位置所需的信息。这两个同步电流监控线的信号被复用到不同的半桥输出上，微控制器利用这些信号读回负载电流，以识别工作正常和失效的条件。事实上，电流监控(CM)引脚负责提供电机瞬间镜像电流，同时通过SPI接口设置相关寄存器，为调整预计电流函数中的增益(1/250, 1/500,1/750, 1/1000)提供可能。

现在我们讨论脉动电流计数器方法，通过从脉动电流中分离直流部分，可以过滤从CM引脚得到的信息。直流部分提供与负载相关的信息，可用于估算电机的转速。脉动电流与转子绕组个数有关，如果管理得当，脉动电流能够表示真正的换向信息。这个信号可用于产生一个脉冲序列，然后，微控制器读取这个脉冲序列，根据读取的信息计算电机转数。

图6：有/无电位计的直流电机驱动电路

产品特性与保护功能

该芯片内置一个24位标准串行外设接口（SPI），用于控制所有的输出引脚，管理芯片与微控制器的通信。事实上，芯片是通过SPI收发数据帧，向微控制器提供有关芯片状态的诊断信息，根据应用要求调整不同的输出。该产品整合了多项诊断功能，包括开路负载、超负载、温度报警和热关断检测。

所有这些诊断功能都在芯片内部过滤：所有条件都必须保持有效32µs，才能使状态寄存器内相应位置位。插入滤波器的目的是提高驱动器的抗噪性能，降低微控制器软件的复杂性。开路负载和温度报警仅用于信息提醒目的，不会改变输出状态；相反，超负载和热关断将禁用相应的输出功能或关闭器件的电源。

两款产品都内置交叉电流保护功能，这是直流电机驱动电路中的一个重要功能，在电机换向时尤为重要，这个功能的实质是，在关闭一条对角线方向的上一对开关管后，在导通另一条对角线上的开关管时施加一段延时，这个延时可以避免同一个桥臂上的上桥臂和下桥臂开关管同时导通。