隨著汽車產業“新四化”的加深，風扇、冷卻液泵等車載小型設備的電氣化控制也在不斷推進。電子風扇幫助內燃機、電池等發熱設備進行散熱，是車載熱管理系統中的重要一環。
目前電子風扇市場大多使用小型無刷直流電機驅動解決方案，為此，進芯電子推出了功率400W-12V/600W-24V電子風扇解決方案。該方案采用PWM/LINK通訊方式進行調速和故障反饋，使用單電阻弦波方案，具有順逆風啟動、電路簡單、控制穩定、成本低等優點。 電子風扇方案以進芯ADM16F03A2 DSP作為主控芯片。
圖1 產品樣機圖
ADM16F03A2簡介
ADM16F03A2是面向無刷電機控制的16位改進型DSP，集成LDO和6NMOS預驅模塊，搭載150MHz主頻16位DSP處理核+加速運算單元，事件管理器，SPI和SCI模塊，12位ADC， 并集成運算放大器、電壓比較器和LIN收發器；可構成控制核心，支持有感、無感、方波、弦波等多模式無刷電機控制。下表是ADM16F03A2電機控制方面的資源簡介。
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主架構 |
C2000系列，16位定點DSP |
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主頻 |
150Mz |
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存儲資源 |
4Kx16位 SARAM、(256+256+32)x16位DARAM、32Kx16位Flash |
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通訊接口 |
SCI、SPI、LIN |
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外設 |
六路NMOS Pre-Driver+4TCON+3CAP+QEP+延時濾波+運算加速單元（除法+開方+反正切+帕克變換+32位乘法移位 |
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模擬外設 |
OPA+3PGA+5比較器+溫度傳感器 |
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電機驅動方式 |
有感/無感方波 有感/無感弦波 |
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封裝 |
QFN56 封裝 |
表一 ADM16F03A2電機控制相關資源
同時， ADM16F03A2支持JTAG在線仿真，支持串口SCI方式的最低僅需四線的快速燒錄模式。以下為ADM16F03A2芯片引腳定義排布圖：
圖2 芯片引腳定義排布圖
ADM16F03A2應用優勢
ADM16F03A2是一款高度集成的高性能BLDC/PMSM控制器，封裝為QFN56，用戶在設計電機控制系統時可實現最優的性價比，ADM16F03A2內部集成了六路 NMOS Pre-Driver，運算放大器，PGA，比較器，高速ADC,SCI,SPI和LIN等模塊。同時，采用高性能16位CPU,內嵌 32Kx16 位 Flash, 最高工作頻率為150MHz，可滿足高性能無刷電機控制的應用要求，并簡化系統硬件成本。適用于BLDC/PMSM電機方波、SVPWM/SPWM、FOC 驅動控制。
硬件模塊介紹
電路模塊主要包括： 輸入防反及濾波電路部分、24V轉12V系統供電電路（24V方案）、ADM16F03A2最小系統、功率橋電路、ADC母線電壓采樣電路、單電阻采樣運放采樣電路、自舉電路和PWM/LIN通訊反饋電路。
? 輸入防反及濾波電路部分
輸入通過N管，實現防反功能，加上Π型濾波電路，減少噪聲或干擾信號。
圖3 防反母線電路
? 24V轉12V系統供電電路（24V方案）
通過DC-DC電路，把24V轉換成后級系統需要的12V。
? ADM16F03A2最小系統
ADM16F03A2最小系統如下圖所示，包含JTAG接口、串口、PWM模塊、ADC模塊等。
系統自帶的運放OP1可以通過外圍電阻配置為差分模式用于母線電流采樣，運放的輸出結果OP1OUT可接至COMP0 做硬件過流保護，COMP0內部可以設置不同的比較電平，一旦觸發閾值，可直接封鎖PWM信號。
當需要離線燒錄程序時，通過5V、TX、RX、IOPE4、GND信號測試焊盤，借助進芯的離線燒錄工具可實現快速的脫機燒錄。
圖4 芯片及接口原理圖
? 功率橋電路
功率橋電路采用上下管均為NMOS的配置，總計6個NMOS組成三相半橋驅動電路。
單采樣電阻0.001R/0.002R，通過差分走線至ADM16的OP1的獨立運放電路進行運放輸入到芯片口采樣進行運算。
圖5 功率橋電路原理圖
? ADC母線電壓采樣電路
母線電壓采樣電路，通過電阻分壓送到芯片AD口，參與運算。
圖 6 AD母線電壓采樣原理圖
? 單電阻采樣運放采樣電路
通過內部獨立運放OP1組進行差分運放15倍，送到A0口用做過流保護。
圖 7 運放部分電路
? 自舉電路
由芯片內部輸出VDRV的12V電壓，給到自舉電路部分，讓上橋驅動電壓抬升，以便可以控制上橋。
圖8 自舉電路部分
? PWM/LIN通訊反饋電路
外部輸入PWM/LIN信號，通過芯片內部集成的LIN模塊實現PWM/LIN通訊反饋。
圖9 PWM/LIN通訊電路
方案描述
采用單電阻弦波，電路簡單，成本低。無感FOC，功率閉環、速度閉環。各項保護齊全（過欠壓、過流、堵轉、缺相、功率）等特點。
產品參數
電機轉速：2500轉/分鐘
電壓：DC12V/24V
功率：400W/600W
多種保護措施：過流保護、短路保護、過壓保護、欠壓保護、堵轉保護、缺相保護、功率保護、啟動保護等。
本方案使用無感單電阻FOC算法，母線電壓ADC檢測，通過PWM/LIN進行控制不同的轉速及故障反饋功能。擁有順逆風啟動，噪聲小，波形控制穩定等特點。
技術支持
進芯電子可為客戶提供以上方案的原理圖、PCB參考板圖、源代碼、以及方案所對應的軟硬件開發技術支持，需進一步了解方案詳情，歡迎致電0731-88731027。
