概述

在對電機進行控制時，非常容易出現(xiàn)過流、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、過熱等各種異常情況，在這種情況下，就需要一些保護手段，來保障整個系統(tǒng)安全并且使其恢復正常工作。

所以說電機控制的保護工作對整個系統(tǒng)至關(guān)重要，是評估控制系統(tǒng)性能的重要指標。

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

方案簡介

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

保護手段

1、快速的過流保護

當發(fā)生電機堵轉(zhuǎn)、MOS短路等異常情況時，電流往往非常大，嚴重影響控制系統(tǒng)安全，保護應能在極短的時間內(nèi)響應。

S12ZVM內(nèi)部集成兩路運放，下圖是其電流處理示意圖。

Q1是一個運放，可放大采樣電阻電壓，其輸出可直接給到內(nèi)部ADC；

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

2、可靠的堵轉(zhuǎn)檢測

當電機發(fā)生負載過大、異物卡死、機械故障、軸承損傷等情況時，如果沒有傳感器的位置信號，電機極易堵轉(zhuǎn)。

S12ZVM在基于方波和正弦波時有不同的堵轉(zhuǎn)檢測策略。

在方波方案中，當電機穩(wěn)定運行時，連續(xù)的幾個周期的換向時間差異不會很大。正是基于這點，通過判斷連續(xù)六次換向時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)。

正弦波的檢測方法相對方波較為復雜，采用的是反電動勢校驗法。首先，我們可以通過轉(zhuǎn)速和反電動勢系數(shù)計算到一個反電動勢值；其次，我們還可以通過αβ坐標系的電壓和電流來計算得到一個反電動勢，如果多個周期內(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、靈敏的過壓保護和欠壓保護

電機在低電壓運行時轉(zhuǎn)矩急劇下降，將造成電動機嚴重過載，電機的自啟動將發(fā)生困難。當電壓過高時，容易造成電機繞組絕緣擊穿，損壞電機。

針對過壓和欠壓，常用的方式是通過采集母線電壓來判定。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，還可以設(shè)置欠壓和過壓閾值，一旦超過閾值，直接觸發(fā)中斷。

4、省心的溫度檢測和過溫保護

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

采集出來的值可以通過如下公式進行換算，特別需要說明的是，S12ZVM溫度傳感器需要進行補償和參數(shù)調(diào)整，才會使得結(jié)果更加真實。

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

結(jié)束語

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，使得電機控制簡單而又高效。ZLG具有豐富的電機控制經(jīng)驗、強大的技術(shù)支持團隊，幫助您縮短開發(fā)周期，再也不用擔心電機控制安全了！