使用AVR DB系列MCU检测过流情况

电机故障或阻塞的症状之一是电机电流增加。电机电流消耗的增加会产生更多的热量，这可能会损坏电机或对人员和财产造成危险。为了检测这一点，可以使用AVR® DB系列MCU上的内部运算放大器来监控通过电机的电流，并在出现电流尖峰时将其关闭。

浏览原理图

应用笔记AN3860创建了一个具有过流检测和自动校准功能的简单电机控制器。演示原理图如图1所示。对于电机控制，定时计数器D（TCD）用于产生PWM波形，该波形驱动晶体管Q1的栅极。电机电流通过Q1和R1流向地，感应出与电流成比例的小电压。电阻R2作为限流电阻实现 - 在发生高压尖峰时，该电阻器可显著限制进入微控制器的输入电流。电阻R5用于在切换晶体管时限制进入Q1栅极的电流，电阻R6用作下拉，以在微控制器初始化时保持晶体管关闭。最后，电阻R3用作OP1增益网络的一部分。

为了进行测试，使用了小型直流风扇电机（M1）。二极管D1作为续流二极管连接在电机上，以抑制电机关闭产生的高压负尖峰。 电容器 C2 提供低阻抗电荷源以帮助启动电机。最后，电容C1是MCU的去耦电容。该电容器预安装在 AVR DB 好奇号纳米评估套件 （EV35L43A） 上。

原理图上未显示的是好奇号纳米上的按钮和指示灯 LED。按钮用于触发电机重启 – 在其他应用中，可以实现更复杂的自动重启或其他启动过程。好奇号纳米上的LED指示灯用于指示校准过程的状态。

设置运算放大器

该应用利用2个内部运算放大器作为级联同相放大器。像这样将OPAMP级联在一起可产生更高的增益，并在设计中提供更大的增益灵活性。

程序的初始化和校准

在初始化期间，微控制器运行电机，并通过将模拟比较器的数模转换器基准电压源（DACREF）递增50mV步长来确定适当的过流限值，直到电机在100ms窗口内不触发模拟比较器（AC）阈值。

找到正确的电平后，交流电连接到S-R触发器的S输入（见图1）。如果比较器跳闸，则将设置触发器并关闭TCD。该触发器的R输入连接到软件事件A（SWEVENTA），用于重新启动电机。

示例的操作

上电时，微控制器启动电机并开始校准。校准完成后，为电机提供过流保护。如果电机超过电流限制，则TCD将停止输出PWM信号。按下好奇号上的按钮将触发重新启动和重新校准（电机电流）。

仿真此电路

MPLAB® Mindi™模拟模拟器，免费提供，用于模拟此应用程序。通过仿真应用，开发人员和工程师可以减少实现设计所需的原型迭代次数，从而节省时间。AVR DB 的 OPAMP 模型是根据此 OPAMP 上收集的数据创建的，并包含在 Mindi 的 8.4 版本中。

结论

AVR DB 系列中的内部运算放大器为 8 位微控制器创造了新的用例。在本例中，其中 2 个内部 OPAMP 用于检测风扇电机中的过流情况。这可用于提高产品的长期可靠性。