本文介紹了一個(ge) 具有動態過流檢測功能的智能門鎖電機驅動集成電路（IC）設計方案，該設計可支持不同的電源電壓和負載。

目前，大多數智能門鎖使用電池供電。電池使用壽命通常約為(wei) 6個(ge) 月，最長可達一年。電池使用壽命的長短取決(jue) 於(yu) 所使用的無線技術（Wi-Fi、藍牙、ZigBee）以及門鎖開和關(guan) 的頻率。

本設計示例中的電機采用四節AA電池供電。

智能門鎖製造商使用不同的方式來檢測鎖舌打開或關(guan) 閉的完成狀態：限位開關(guan) 、固定在軸上的加速度計、霍爾傳(chuan) 感器和齒輪上的磁鐵組等。它們(men) 都需要相應的外部組件和電機驅動IC。

鎖舌位置檢測方案之一是測量電機電流，當鎖舌鎖定時關(guan) 閉電機，同時電機電流也上升到定義(yi) 的閾值（見圖1）。這種方法不需要額外的組件。不過，門限值必須根據相對應的特定的電源電壓來確定，通常是滿電狀態的電池電壓。

圖1：電機電流波形

該設計的一項改進之處是測量每個(ge) 電機的均方根（RMS）電流，並設置不同的電流閾值用以補償(chang) 不同電池電壓（參見圖2）。本文介紹了如何為(wei) 這種設計方案配置高壓GreenPAK™ IC的內(nei) 部邏輯資源。

圖2：帶補償(chang) 的電機電流波形

配置及運行原則

1.運行原則

該設計分為(wei) 三個(ge) 部分，如圖3所示：

●電機堵轉檢測：如果電機啟動100 ms後電機電流過高，電機驅控芯片關(guan) 閉其內(nei) 部機製，並測量修正電機電流。

●電流保護閾值設置：電流CMP的Vref（GreenPAK™ IC的內(nei) 部邏輯資源）取決(jue) 於(yu) 電機工作電流（設置為(wei) 高於(yu) 測量值）。

●過流等待：如果在此期間電機工作電流高於(yu) 所選值，則電機將被關(guan) 閉。

圖3：設計運行

2. HV GreenPAK內(nei) 部資源配置/設計

圖4：HV GreenPAK設計

使用了當前CMP的寄存器文件（RegFile）來測量電機電流。有16個(ge) 值，它們(men) 從(cong) 高到低切換（見圖 5）。

圖5：寄存器文件（RegFile）數據

250 ms後，寄存器文件會(hui) 向上切換兩(liang) 個(ge) 值（比如在250 ms之前達到Byte8的值，在250 ms後會(hui) 切換到Byte10的值）以設置新的電流閾值，如圖6所示。當電機電流增加到這個(ge) 新的電流閾值時，該機製將關(guan) 閉（見圖7）。

圖6：寄存器文件使用

圖7：電機關(guan) 閉過程

對於(yu) 不同的電源電壓和負載，電機電流會(hui) 有所不同。對於(yu) 更高的電機電流，“電機關(guan) 閉保護電流水平”將會(hui) 變得更高。

應用電路

圖8：典型的應用電路

●PIN#2電機ON —> 上升沿打開電機

●PIN#3電機方向 —> 電機旋轉方向：HIGH —> 正向旋轉，LOW —> 反向旋轉

●VDD範圍：2.3 V – 5.5 V

●VDD2範圍：3.6 V – 6.0 V

電機測試

表1：電機參數

電源電壓為(wei) 6.0 V時，電機啟動電流峰值約為(wei) 2A，200 ms後降低至標稱值，具體(ti) 值取決(jue) 於(yu) 電源電壓（見圖9-12）。

圖9：電機啟動電流波形，電源電壓3.6 V

圖10：電機空載電流，電源電壓3.6 V

圖11：電機啟動電流波形，電源電壓6.0 V

圖12：電機空載電流，電源電壓6.0 V

設計運行波形

正常運行

●電源電壓：6.0 V

●電機均方根（RMS）電流：170 mA

●電機關(guan) 閉保護電流：620 mA

圖13：空載電機，電源電壓6.0 V

●電源電壓：3.6 V

●電機均方根（RMS）電流：127 mA

●電機關(guan) 閉保護電流：460 mA

圖14：空載電機，電源電壓3.6 V

●電源電壓：3.0 V

●電機均方根（RMS）電流：310 mA

●電機關(guan) 閉保護電流：670 mA

圖15：負載電機，電源電壓3.0 V

啟動時電機堵轉

電機堵轉檢測時間為(wei) 100 ms。如果在啟動後100 ms內(nei) 電機電流較高，則電機驅動將自動關(guan) 閉。

圖16：停轉的電機，電源電壓3.6 V – 6.0 V

總結

本文介紹了一個(ge) 如何使用Dialog高壓GreenPAK芯片的具體(ti) 示例，闡述了針對特定電機和電池組的集成電路的定製設計。這是一項非常靈活的電機控製和驅動解決(jue) 方案，使用了可配置的內(nei) 部邏輯，支持設計人員的偏好。在GreenPAK芯片中集成了電機驅動意味著整個(ge) 電路可以裝入一個(ge) 很小的物理空間。

當電機電流或電源電壓發生變化時，設計人員可以對電路進行定製。GreenPAK芯片還可以用來設計恒流和恒壓的電機驅控方案，並具有嵌入式保護功能，如過流、欠壓、過溫保護等。