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实现简单的 1.2V 电机控制设计

放大字体 缩小字体 发布日期:2023-07-10 16:04:40   来源:新能源汽车网  编辑:全球新能源汽车网  浏览次数:262
核心提示:2023年07月10日关于实现简单的 1.2V 电机控制设计的最新消息: 当牙刷处于睡眠模式时,由于上拉电阻,第 8 脚输出被设置为高电平,但当按下按钮时,会出现短暂的低电平信号。为了滤除开关跳动,使用了延迟宏单元 DLY4。DFF18 会锁存电

    当牙刷处于睡眠模式时,由于上拉电阻,第 8 脚输出被设置为高电平,但当按下按钮时,会出现短暂的低电平信号。为了滤除开关跳动,使用了延迟宏单元 DLY4。DFF18 会锁存电压电平,并在每次按下按钮时翻转它,从而允许牙刷使用外部按钮在两种模式之间切换:工作模式和睡眠模式。
    当牙刷切换到工作模式时,晶体管的栅极以及多路复用器3-L2的输出端有恒定的高电压电平。该电压电平打开晶体管 Q3 并启动直流电机。

    刷子有 2 个计时器。个通知用户 2 分钟的刷牙过程已完成。振荡器OSC0、DFF19和DFF11形成频率为2.67Hz的时钟信号。当牙刷切换到 ON 模式时,2 位 LUT1 将此时钟信号馈送到 CNT0 的 CLK 输入。两分钟后,CNT0 输出出现高电平,触发单触发(CNT6),形成宽度等于时钟信号三个半周期的信号脉冲。这三个脉冲通过两个多路复用器、3 位 LUT0 和引脚 9 馈送到晶体管栅极,并相应地馈送到电机,从而产生振动效果(见图 3 和图 4a)。

    除了 2 分钟计时器外,这款牙刷还包含一个基于 CNT3 的 30 秒计时器,该计时器发出信号,表明需要继续刷牙口腔的下一个象限(四分之一)。30 秒后,CNT3 输出出现高电平。2 位 LUT0 每 4 个脉冲进行过滤,过滤器宏单元可消除毛刺。CNT3 输出信号触发单触发 (CNT1),形成宽度等于时钟信号一个半周期的信号脉冲(见图 3 和图 4b)。
    为了确保每次关闭牙刷时计时器都会重新启动,计数器会在 DFF18 输出信号的上升沿重置。
    数字多路复用器可根据单次输出将恒定电压、一个脉冲或三个脉冲传递到晶体管栅极。
    3 位 LUT0 可防止电机在充电时运行。具体地,仅当牙刷处于工作模式并且未放置在充电站中时,晶体管栅极上的信号才为高电平。
    图 3:说明刷牙过程中牙刷工作情况的波形。
      图 4:通知完成的信号:总刷牙时间为 2 分钟(左)和象限刷牙时间为 30 秒(右)。
    大多数现代电动牙刷都使用无线感应充电。牙刷及其底座形成两部分变压器,底座具有变压器的初级绕组,牙刷具有次级绕组。次级绕组上感应的电压通过二极管 D1 进行整流,然后通过电阻分压器降低至正确检测充电器是否存在所需的值(见图 1)。该分压器包括外部电阻器 R7 (100 kΩ) 和 R5 (4.7 kΩ),以及 SLG47513 内部的内部下拉电阻器 (10 kΩ),它将引脚 6 上的电压峰值设置在 1.2 V 左右。
    当来自充电器的信号到达用作模拟比较器的引脚 6 时,频率检测器的输入端会出现高电平。频率检测器在此信号上生成高电平输出,该信号发送到引脚 5 并启用充电(参见图 5 和图 6)。引脚 5 输出处的高电平信号会打开 Q2 晶体管,进而打开 Q1 晶体管,启动电池的充电过程。
      图 5:引脚 6 输入处来自充电器的信号和引脚 5 处输出使能的信号。
       图 6:断开充电器过程中引脚 6 输入和引脚 5 输出的信号。
    为了防止电池过度充电,使用了模拟比较器 ACMP1H。电阻R8和R9将电池电压分成两半,并将该电压施加到引脚11的输入。然后通过迟滞为100 mV的比较器将其与725 mV的参考电压进行比较。如果分压器的电压达到该参考电压,电池充电就会停止。使用延迟宏单元DLY2作为滤波器。
    为了防止电池过度放电,使用了模拟比较器 ACMP0H。该比较器比较来自分压器的相同电压,但其参考电压设置为 500 mV,迟滞设置为 100 mV。当测量的电压低于参考电压时,比较器输出变为低电平,晶体管关闭,防止电池过度放电。
    为了防止电路通过分压器消耗过多的能量,仅当电池充电或牙刷打开时,分压器才连接到接地总线。这些条件由 2 位 LUT3 检查,当至少满足其中一个条件时,其输出变为高电平。多路复用器 3-L0 根据该高电平信号,通过 Pin13 的集电极开路晶体管将接地总线连接到分压器。此外,ACMP0H 仅当牙刷退出睡眠模式时才通电,ACMP1H 仅当连接充电器时才通电。这些措施可确保睡眠模式下的功耗极低。
    该项目的电机控制部分可以在GreenPAK Designer软件仿真工具中进行仿真。图 7 显示了仿真波形。仿真表明,按下按钮后,晶体管打开,电机开始工作。当电池电压低于 900 mV 时,电机关闭。

 
关键词: 信号 电压 牙刷


 
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