概述

在對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，非常容易出現(xiàn)過(guò)流、堵轉(zhuǎn)、短路、過(guò)壓、欠壓、漏電、過(guò)熱等各種異常情況，在這種情況下，就需要一些保護(hù)手段，來(lái)保障整個(gè)系統(tǒng)安全并且使其恢復(fù)正常工作。

所以說(shuō)電機(jī)控制的保護(hù)工作對(duì)整個(gè)系統(tǒng)至關(guān)重要，是評(píng)估控制系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。

S12ZVM是NXP推出的一款專門(mén)針對(duì)電機(jī)控制的單芯片解決方案，其針對(duì)電機(jī)控制的保護(hù)手段完全滿足目前系統(tǒng)要求，接下來(lái)將為大家簡(jiǎn)單介紹本方案及其一些主要的保護(hù)手段。

方案簡(jiǎn)介

S12ZVM系列產(chǎn)品是NXP為BLDC和PMSM控制精心設(shè)計(jì)的單芯片解決方案，內(nèi)部集成了S12Z內(nèi)核的處理器、柵極驅(qū)動(dòng)器、穩(wěn)壓器、兩路運(yùn)放、CAN控制器、LIN收發(fā)器等，完全滿足電機(jī)控制的應(yīng)用，其資源基本上是為電機(jī)控制量身打造！

保護(hù)手段

1、快速的過(guò)流保護(hù)

當(dāng)發(fā)生電機(jī)堵轉(zhuǎn)、MOS短路等異常情況時(shí)，電流往往非常大，嚴(yán)重影響控制系統(tǒng)安全，保護(hù)應(yīng)能在極短的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)。

S12ZVM內(nèi)部集成兩路運(yùn)放，下圖是其電流處理示意圖。

Q1是一個(gè)運(yùn)放，可放大采樣電阻電壓，其輸出可直接給到內(nèi)部ADC；

Q2是一個(gè)比較器，比較器的負(fù)輸入端是過(guò)流閾值（GOCT），當(dāng)通過(guò)放大后的電壓超過(guò)閾值，可直接觸發(fā)中斷，這部分功能通過(guò)寄存器設(shè)置，上電初始化之后是純硬件操作，反應(yīng)極快。

2、可靠的堵轉(zhuǎn)檢測(cè)

當(dāng)電機(jī)發(fā)生負(fù)載過(guò)大、異物卡死、機(jī)械故障、軸承損傷等情況時(shí)，如果沒(méi)有傳感器的位置信號(hào)，電機(jī)極易堵轉(zhuǎn)。

S12ZVM在基于方波和正弦波時(shí)有不同的堵轉(zhuǎn)檢測(cè)策略。

在方波方案中，當(dāng)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，連續(xù)的幾個(gè)周期的換向時(shí)間差異不會(huì)很大。正是基于這點(diǎn)，通過(guò)判斷連續(xù)六次換向時(shí)間平均值是否介于最大值的一半、最小值的兩倍之間，可輕松的監(jiān)控電機(jī)是否換向異常，如果連續(xù)多次換向異常，則很有可能產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)。

正弦波的檢測(cè)方法相對(duì)方波較為復(fù)雜，采用的是反電動(dòng)勢(shì)校驗(yàn)法。首先，我們可以通過(guò)轉(zhuǎn)速和反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)計(jì)算到一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)值；其次，我們還可以通過(guò)αβ坐標(biāo)系的電壓和電流來(lái)計(jì)算得到一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)，如果多個(gè)周期內(nèi)算得兩者差異比較大，則很有可能產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)。

S12ZVM針對(duì)上述兩種方案都有高可靠性、高成功率的代碼供參考。

3、靈敏的過(guò)壓保護(hù)和欠壓保護(hù)

電機(jī)在低電壓運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩急劇下降，將造成電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重過(guò)載，電機(jī)的自啟動(dòng)將發(fā)生困難。當(dāng)電壓過(guò)高時(shí)，容易造成電機(jī)繞組絕緣擊穿，損壞電機(jī)。

針對(duì)過(guò)壓和欠壓，常用的方式是通過(guò)采集母線電壓來(lái)判定。S12ZVM內(nèi)部的HD可直接采集母線電壓，并且直接送到內(nèi)部ADC。同時(shí)，還可以設(shè)置欠壓和過(guò)壓閾值，一旦超過(guò)閾值，直接觸發(fā)中斷。

4、省心的溫度檢測(cè)和過(guò)溫保護(hù)

S12ZVM內(nèi)部集成溫度傳感器，可直接檢測(cè)芯片晶圓溫度。S12ZVM的VbgREF和溫度傳感器復(fù)用同一個(gè)內(nèi)部ADC通道，可以通過(guò)VSEL選擇，運(yùn)行中可以更新，方便又省心。同時(shí)還可以設(shè)置高溫檢測(cè)中斷，如果高于設(shè)置的閾值，則直接觸發(fā)中斷。

采集出來(lái)的值可以通過(guò)如下公式進(jìn)行換算，特別需要說(shuō)明的是，S12ZVM溫度傳感器需要進(jìn)行補(bǔ)償和參數(shù)調(diào)整，才會(huì)使得結(jié)果更加真實(shí)。

VHT(temp)=VHT(150)-(150-temp)*dVHT

結(jié)束語(yǔ)

S12ZVM是為BLDC和PMSM控制量身打造，內(nèi)部集成控制所需的所有資源，使得電機(jī)控制簡(jiǎn)單而又高效。ZLG具有豐富的電機(jī)控制經(jīng)驗(yàn)、強(qiáng)大的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)，幫助您縮短開(kāi)發(fā)周期，再也不用擔(dān)心電機(jī)控制安全了！