前言

汽車前照燈隨動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（AFS）結(jié)合汽車轉(zhuǎn)向等信息實(shí)時(shí)控制車燈方向，減少盲區(qū)。該系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片必不可少，本文將簡(jiǎn)單介紹AFS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，推薦兩款能同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的低邊驅(qū)動(dòng)芯片NCV7240和NCV7754。

一、會(huì)動(dòng)的前照燈

 

隨著技術(shù)的發(fā)展以及人們對(duì)駕駛安全的追求，汽車前照燈隨動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（AFS）也越來(lái)多地用在各個(gè)品牌的車身上。在以往，大部分汽車的前照燈的照射角度是固定的，當(dāng)汽車在彎道上行駛時(shí)，由于光束不能偏轉(zhuǎn)，會(huì)因?yàn)樾旭偨嵌葐栴}出現(xiàn)一定的“盲區(qū)”，這在一定程度上會(huì)影響駕駛的安全。在光線固定的情況下，這個(gè)盲區(qū)是不可避免的，如果給汽車的前照燈加裝上電機(jī)，讓車燈能根據(jù)汽車轉(zhuǎn)彎的方向跟著轉(zhuǎn)向那就能解決這一問題，讓行車更加安全。跟隨汽車轉(zhuǎn)向而轉(zhuǎn)動(dòng)的前照燈就是這里要說的汽車前照燈隨動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（AFS）。

 

 

圖 1  無(wú)AFS和有AFS對(duì)比

 

當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)AFS系統(tǒng)根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向盤的的轉(zhuǎn)角以及瞬時(shí)車速作為控制器輸入?yún)?shù)，       根據(jù)設(shè)計(jì)的控制計(jì)算得到與車速和轉(zhuǎn)向相適應(yīng)的車燈轉(zhuǎn)角調(diào)整車燈光束的水平方向，確保車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)無(wú)延遲地對(duì)準(zhǔn)即將進(jìn)入行駛?cè)艘曇暗穆访?。車身?huì)因?yàn)榍昂筘?fù)載不同和加速減速等原因，改變縱傾的角度。所以還需要根據(jù)車身的前后橋傳感器信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)前照燈垂直方向，以適應(yīng)不同道路坡度的照明需求。

 

AFS執(zhí)行器構(gòu)成

 

一個(gè)完整的AFS系統(tǒng)包括主控制器，照明燈和控制照明燈調(diào)整角度的執(zhí)行器，執(zhí)行器主要就是驅(qū)動(dòng)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)在水平方向和垂直方向控制照明燈的角度。其中驅(qū)動(dòng)芯片可以使用步進(jìn)電機(jī)專用的芯片，也可以使用多通道的低邊驅(qū)動(dòng)器，比如ON公司推出的汽車級(jí)八通道低邊驅(qū)動(dòng)器就很適合用于該系統(tǒng)。每個(gè)步進(jìn)電機(jī)使用四個(gè)低邊通道，這樣每個(gè)八通道低邊驅(qū)動(dòng)器就可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)。每個(gè)執(zhí)行器只需要一個(gè)MCU，一個(gè)低邊驅(qū)動(dòng)芯片即可對(duì)一個(gè)前照明燈進(jìn)行水平和垂直方向上的控制。

 

圖 2  AFS執(zhí)行器框圖

 

低邊驅(qū)動(dòng)芯片介紹

 

圖 3  典型應(yīng)用電路

 

NCV7240/NCV7754是車用八通道低邊驅(qū)動(dòng)器，每通道提供高達(dá)600 mA（NCV7754是500mA）的驅(qū)動(dòng)能力。NCV7240和NCV7754的主要區(qū)別在于驅(qū)動(dòng)能力，NCV7754的驅(qū)動(dòng)能力稍微弱一點(diǎn)，其他功能基本沒有差異。

 

通過SPI端口進(jìn)行輸出控制，可以方便地報(bào)告開路負(fù)載（或?qū)Φ囟搪罚^載和溫度過高的故障。另外，還可以通過INx引腳對(duì)輸出進(jìn)行并行控制（成對(duì)）。每個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器都有電流過載保護(hù)，內(nèi)部還有兩個(gè)齊納二極管保護(hù)驅(qū)動(dòng)晶體管免受因?yàn)殡姍C(jī)關(guān)閉而產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)的影響。

 

特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

有8路驅(qū)動(dòng)通道，集成度高，節(jié)省電路板空間；

16位SPI控制能進(jìn)行8位幀錯(cuò)誤檢測(cè)，進(jìn)行菊花鏈連接；

支持PWM操作；

休眠和待機(jī)模式下靜態(tài)電流低，能滿足汽車模塊靜態(tài)電流要求；

兼容3.3V和5.0V的輸入電平，適用于多種MCU接口；

能進(jìn)行空載，過載和過熱的故障報(bào)告；

 

NCV7240提供8個(gè)獨(dú)立的600mA功率晶體管，其源極連接參考接地引腳，漏極連接引出到各個(gè)引腳，從而產(chǎn)生8個(gè)獨(dú)立的低邊驅(qū)動(dòng)器。輸出驅(qū)動(dòng)器全部位于芯片的同一側(cè)，方便PCB設(shè)計(jì)。內(nèi)部帶有鉗位設(shè)計(jì)，可以在切換感性負(fù)載時(shí)限制瞬態(tài)電壓。每個(gè)輸出的過載檢測(cè)電流為0.6A，內(nèi)部還設(shè)置有濾波器設(shè)置了3S的延遲時(shí)間避免正常工作期間出現(xiàn)電流尖峰引起誤操作，過流時(shí)間超過3S后，驅(qū)動(dòng)器將關(guān)閉并保持鎖定狀態(tài)，必須要用SPI清除相關(guān)標(biāo)志才能繼續(xù)工作。

 

NCV7240包含八個(gè)獨(dú)立的熱傳感器，位于每個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器附近。當(dāng)檢測(cè)器檢測(cè)到過熱事件（通常為175℃）時(shí)，通道將被鎖存。在該通道被鎖存的時(shí)候還可以操作未受影響的通道。

 

在芯片的EN腳使能后可以通過SPI為每個(gè)通道選擇待機(jī)模式，輸入模式，開啟模式和關(guān)閉模式。方便MCU對(duì)驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行控制?？蛰d，過流和過熱都可以通過SPI進(jìn)行反饋，方便MCU實(shí)時(shí)了解芯片狀況。