近年来，轿车中的电子成分不断提高，协助提高燃油经济性，削减排放，增强安全、照明、车载网络及信息文娱体系等。其间，轿车前照灯是安全驾驭的一个重要环节，安森美半导体立异及抢先职业的轿车自习惯前照灯体系（Adaptive Front-lighting System， AFS）电机驱动计划战胜传统前照灯的限制，协助提高行车安全性。本文分析AFS的特性，介绍安森美半导体的AFS计划，以及运用规划要害，协助客户运用轿车AFS计划。
自习惯前照灯体系（AFS）的运用优势及作业原理
传统轿车前照灯的灯火跟车身方向一直共同，在轿车转弯时无法有用照明弯道内侧的盲区，假如弯道内侧刚好存在人或物体，而车速又未恰当下降，则会带来安全隐患，如图1所示。相比较而言，AFS功用能够供给旋转（swiveling）调理作用，能够依据方向盘的视点滚动，把有用的光束投射到驾驭者需求看清的前方路面上，协助下降安全隐患。
图1：AFS功用的旋转调理（左图）及水平调理（右图）照明作用。
除了能够进行动态旋转调理，AFS功用还能供给动态水平高度调理。此功用依据负载轴传感器的信号来调理前照灯的水平高度，能够习惯不同的负载及不同的斜坡环境。如图1右侧中，上图是AFS功用在正常水平条件下的灯火投身作用，中图是在轿车发动或上坡时路面波动条件下灯火上扬作用，下图是在刹车或下坡条件下的灯火水平下沉照明作用。可见AFS可依据车身水平歪斜状况动态调理灯火高度，改进照明作用，增强安全性。AFS作业原理结构图别离如图2和图3所示。
图2：AFS的作业原理结构图。
图3：AFS的作业原理结构图（续）。
步进电机驱动器的安放方位挑选
轿车AFS的旋转及水平高度调理，是各运用一个步进电机来完成的，电机依据车辆四周的很多传感器反响的数据作出反响，故规划人员需求选用合适的步进电机驱动计划，且安放在合适的方位。
操控AFS功用的步进电机驱动器的安放方位有两种挑选。一种办法称为直接驱动，典型产品如NCV70522。这种计划中，步进电机驱动芯片装置在跟主微操控器（MCU）同一印制电路板（PCB）上。此电路板离前照灯部件及相关步进电机较远，而每个电机需求与对应的信号衔接。
另一种办法是机电一体化，典型产品如AMIS-30623。在这种办法中，步进电机驱动IC能够直接装置在步进电机结构内，仅需同享地线与LIN总线信号衔接。这种办法极为有利，由于MCU与机电一体化模块的接口衔接只需求低电磁兼容性的总线。机电一体化办法选用模块化规划，前照灯组件的维修保养便利，优点显着。这两种办法的结构示意图如图4所示。
图4：两种不同的步进电机驱动器安放办法。
安森美半导体首要AFS步进电机驱动器产品及要害特性
安森美半导体供给多种多样的步进电机驱动器产品，如AMIS-30621、AMIS-30623、NCV70627、NCV70521及 NCV70522等。这些产品中， AMIS-30621、AMIS-30623及NCV70627选用LIN通讯，而NCV70521及 NCV70522选用SPI通讯。其间，AMIS-30623是一款单芯片微步进电机驱动器。它是经过LIN树立与主机长途衔接的专用机电一体化计划。该芯片经过总线接纳定位指令，随后驱动电机线圈到所需方位，可装备电流、速度、加速度和减速度等参数。该芯片自带电机堵转侦测。
图5：AMIS-30623的作业原理示意图。
NCV70522则是一款带稳压器及看门狗功用的SPI通讯步进电机驱动IC。这单芯片微步进电机驱动器具有输出电流挑选性、SPI接口、嵌入式5V稳压器和看门狗复位等特性。该芯片接纳经过一个输入引脚脉冲信号发动“下一步微步”指令，输出线圈电流、微步数等参数。集成的SPI总线答应参数设定及确诊反响。NCV70522的典型运用电路图如图6所示。
图6：NCV70522典型运用电路图。
NCV70522运用规划要害
咱们以NCV70522为例，介绍这芯片在AFS运用中的规划要害。NCV70522的操控要素包括步幅形式、NXT输入及电机工作方向（DIR）操控等。
1） SLA信号特性
NCV70522包括速度及负载角（SLA）输出，合作创立停转检测算法及操控环路，以依据电机的反电动势（BEMF）来调理转矩和速度。
2） SPI寄存器
NCV70522选用规范4线SPI通讯（CLK， CSB， DI， DO），包括3个8位操控（Control）寄存器（0， 1， 2）和4个8位状况（Status）寄存器（0， 1， 2， 3）。
3）复位
CLR引脚为低电平（0）时，器材在正常形式；CLR引脚为高电平（1）时，器材复位。复位号器材内部寄存器值被铲除为初始化值。
4） 设置线圈输出电流
NCV70522供给多种输出电流形式，能够经过SPI来对寄存器CUR［4:0］设定来挑选。更改后的电流会在下一个脉宽调制（PWM）周期更新。
5） 步幅设定
NCV70522供给从整步到32微步共7种中形式供挑选，能够经过SPI对寄存器SM［2:0］来设定。
6） NXT操控
NXT信号用于操控电机的步幅（step）方位，依据电流表对应的Ix和Iy信息，进入下一步（step）。即便电机工作没有启用时，step方位相同被改动，仅仅Ix，Iy不输出。
7） 堵转检测
AFS运用中步进电机有时可能会堵转。一旦电机堵转，电子操控单元（ECU）将失掉前照灯方位的盯梢信息并作出不恰当的反响，繁殖极严峻的安全问题，所以AFS运用中堵转检测是必不可少。
NCV70522微步步进电机驱动器透过SLA引脚供给BEMF输出，这表明它能实时进行停转检测核算，并依据不同条件来调理检测等级。详细而言，此BEMF电压在每个所谓的“线圈电流过零”期间采样。每个线圈在每个电气周期内存在2个零电流方位，因此每个电气周期共有4个过零调查点，故能够丈量4次BEMF。假如4个“线圈电流过流点”中有2个SLA电平低于1.5 V，那么就处于堵转状况。咱们需求接连2个以上的电气周期都认定为堵转才为真实堵转。
图7：NCV70522的堵转检测功用。
总结：
自习惯前照明体系（AFS）在智能轿车电子产品中运用越来越广泛，经过驱动步进电机来实时操控灯火视点调整，能有用地添加驾驭的安全性。安森美半导体针对AFS体系的步进电机开发了一系列驱动芯片，为客户的规划增强轿车的安全性。本文介绍了AFS特性、驱动%&&&&&%以及计划规划要害，特别是步进电机驱动难点—堵转检测的分析，协助客户快速、精确地开发有用的AFS计划。
参考资料：
1、NCV70522数据手册
2、《安森美半导体在AFS运用上的解决计划及规划要害》网上研讨会
