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应用方案 - 电动工具调速开关应用 (HT45F3630)

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本帖最后由 eltonchang2001 于 2022-12-14 14:23 编辑

  HOLTEK针对马达调速产品领域推出HT45F3630,常见应用包含:电钻、电动起子、割草机等相关应用。MCU内建一组PWM高压及大电流输出脚,能直接驱动与减少Power MOS开关损耗;内建过电流保护(OCP)及侦测,能将讯号放大51倍,降低检测电阻值,提升整体效率延长工作时间,当过电流发生时,硬件可将PWM关闭,达到立即保护。

  功能说明

  电动工具调速开关应用范例包含:12V高压输入保护、5V LDO稳压电路、电池电量检测、电池温度检测、调速检测、照明电路和马达控制电路。
  1.12V高压输入保护:MCU VCC上限12V,避免MCU烧毁。
  2.5V LDO稳压电路:提供MCU VDD和调速VR使用。
  3.电池电量检测:侦测电池电压状态(过放或过充)。
  4.电池温度检测:侦测电池温度状态(过温)。
  5.调速检测:以5V提供中间抽头VR,通过ADC检测VR状态,作为马达控制依据。
  6.照明电路:4段可调输出电流,省去限流电阻I/O直推LED。
  7.马达控制电路:以PWM信号控制马达,同时侦测马达电流做到实时保护。



  工作原理

  在传统马达调速应用中,多数方案需外挂Gate Driver和OPA。由于HT45F3630提供高压输出I/O和放大器,可减少外部零件及成本。OCP内建OPA和CMP。OPA提供最大51倍非反向放大,可降低电流检测电阻阻值,提高整体效率。放大后提供ADC量测或与下一级CMP比较,藉此达到软件或是硬件过电流保护的效果。Level Shift电路,提供高压及大电流PWM输出,可直推Power MOS。可程序化电流输出I/O功能,省去LED限流电阻,可直推照明用LED。

  高压输出模块

  HT45F3630内建Level Shift功能的高压驱动器,提供至少100mA大电流输出能力,可以用来直接驱动外部Power MOS。输出信号源由HVODS设定,可切换为高/低电位(HVO)或硬件PWM。保护包含过电流和外部中断硬件保护,可通过HVOPC个别使能或除能。











  程序说明

  MCU POR初始化后执行OPA和CMP校正,校正完成后进入主程序。主程序包含ADC子程序、PWM子程序、硬件OCP子程序、软件OCP子程序和电池过放子程序。MCU侦测VR值判断目前调速开关档位,输出对应档位PWM,依此调整电动工具机转速。过电流保护机制分为软件与硬件两种,硬件过电流保护针对短路型瞬间大电流进行保护,而软件过电流保护则是提供控制错误或其它因素造成的短路保护。软件过电流保护为判断马达电流是否持续高于阈值数次。而硬件过电流保护则是通过OCP内部比较器自行动作,但为了避免马达启动电流过大导致误判,在马达启动1s后才开启硬件OCP功能。为避免电池过放,系统持续判断电池电压,当电池电压低于阈值数次则关闭马达输出。

  操作说明

  主要功能

  随着按压调速开关的深浅程度,MCU送出不同Duty的PWM讯号,调整马达转速。第一段点亮LED照明不启动马达,其余七段皆启动LED和马达。当电池电压低于阈值9V时,MCU关闭马达与LED避免电池过放。硬件OCP保护瞬间短路型大电流。
软件OCP保护控制错误或其它因素造成的过电流。

  结论

  HT45F3630可省去外接MOS驱动电路,减少外部零件及成本,同时OCP提供硬件快速保护功能,提高产品稳定性,提供16-pin SSOP封装,符合工业规格(-40°C~85°C)与高抗噪声特性,适合工具调速器相关应用。

HT45F3630 电动工具调速开关应用: C20004-A3-CN.zip (2.15 MB)


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MCU POR初始化后执行OPA和CMP校正

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马达启动电流过大导致误判

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内建过电流保护(OCP)及侦测,能将讯号放大51倍,降低检测电阻值

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马达启动1s后开启硬件OCP功能

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内建过电流保护(OCP)及侦测,能将讯号放大51倍,降低检测电阻值

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为避免电池过放,系统持续判断电池电压,当电池电压低于阈值数次则关闭马达输出

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MCU VCC上限12V,避免MCU烧毁

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随着按压调速开关的深浅程度

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硬件过电流保护针对短路型瞬间大电流进行保护

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放大后提供ADC量测或与下一级CMP比较,藉此达到软件或是硬件过电流保护的效果

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软件过电流保护则是提供控制错误或其它因素造成的短路保护。

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可通过HVOPC个别使能或除能

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软件过电流保护为判断马达电流是否持续高于阈值数次。

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童雨竹| | 2022-9-9 12:30 | 只看该作者

以5V提供中间抽头VR,通过ADC检测VR状态,作为马达控制依据

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weifeng90| | 2022-9-11 13:54 | 只看该作者
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启动电流过大误判

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