前言

汽車前照燈隨動轉向系統(tǒng)（AFS）結合汽車轉向等信息實時控制車燈方向，減少盲區(qū)。該系統(tǒng)中步進電機的驅動芯片必不可少，本文將簡單介紹AFS系統(tǒng)的實現(xiàn)，推薦兩款能同時驅動兩個步進電機的低邊驅動芯片NCV7240和NCV7754。

一、會動的前照燈

 

隨著技術的發(fā)展以及人們對駕駛安全的追求，汽車前照燈隨動轉向系統(tǒng)（AFS）也越來多地用在各個品牌的車身上。在以往，大部分汽車的前照燈的照射角度是固定的，當汽車在彎道上行駛時，由于光束不能偏轉，會因為行駛角度問題出現(xiàn)一定的“盲區(qū)”，這在一定程度上會影響駕駛的安全。在光線固定的情況下，這個盲區(qū)是不可避免的，如果給汽車的前照燈加裝上電機，讓車燈能根據(jù)汽車轉彎的方向跟著轉向那就能解決這一問題，讓行車更加安全。跟隨汽車轉向而轉動的前照燈就是這里要說的汽車前照燈隨動轉向系統(tǒng)（AFS）。

 

 

圖 1  無AFS和有AFS對比

 

當汽車轉彎時AFS系統(tǒng)根據(jù)汽車轉向盤的的轉角以及瞬時車速作為控制器輸入?yún)?shù)，       根據(jù)設計的控制計算得到與車速和轉向相適應的車燈轉角調整車燈光束的水平方向，確保車輛在轉彎時無延遲地對準即將進入行駛人視野的路面。車身會因為前后負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來調節(jié)前照燈垂直方向，以適應不同道路坡度的照明需求。

 

AFS執(zhí)行器構成

 

一個完整的AFS系統(tǒng)包括主控制器，照明燈和控制照明燈調整角度的執(zhí)行器，執(zhí)行器主要就是驅動兩個步進電機在水平方向和垂直方向控制照明燈的角度。其中驅動芯片可以使用步進電機專用的芯片，也可以使用多通道的低邊驅動器，比如ON公司推出的汽車級八通道低邊驅動器就很適合用于該系統(tǒng)。每個步進電機使用四個低邊通道，這樣每個八通道低邊驅動器就可以驅動兩個步進電機。每個執(zhí)行器只需要一個MCU，一個低邊驅動芯片即可對一個前照明燈進行水平和垂直方向上的控制。

 

圖 2  AFS執(zhí)行器框圖

 

低邊驅動芯片介紹

 

圖 3  典型應用電路

 

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

 

通過SPI端口進行輸出控制，可以方便地報告開路負載（或對地短路），過載和溫度過高的故障。另外，還可以通過INx引腳對輸出進行并行控制（成對）。每個輸出驅動器都有電流過載保護，內部還有兩個齊納二極管保護驅動晶體管免受因為電機關閉而產(chǎn)生的反電動勢的影響。

 

特點和優(yōu)勢

有8路驅動通道，集成度高，節(jié)省電路板空間；

16位SPI控制能進行8位幀錯誤檢測，進行菊花鏈連接；

支持PWM操作；

休眠和待機模式下靜態(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；

能進行空載，過載和過熱的故障報告；

 

NCV7240提供8個獨立的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引腳，從而產(chǎn)生8個獨立的低邊驅動器。輸出驅動器全部位于芯片的同一側，方便PCB設計。內部帶有鉗位設計，可以在切換感性負載時限制瞬態(tài)電壓。每個輸出的過載檢測電流為0.6A，內部還設置有濾波器設置了3S的延遲時間避免正常工作期間出現(xiàn)電流尖峰引起誤操作，過流時間超過3S后，驅動器將關閉并保持鎖定狀態(tài)，必須要用SPI清除相關標志才能繼續(xù)工作。

 

NCV7240包含八個獨立的熱傳感器，位于每個輸出驅動器附近。當檢測器檢測到過熱事件（通常為175℃）時，通道將被鎖存。在該通道被鎖存的時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為每個通道選擇待機模式，輸入模式，開啟模式和關閉模式。方便MCU對驅動芯片進行控制?？蛰d，過流和過熱都可以通過SPI進行反饋，方便MCU實時了解芯片狀況。